باتری آلومینیوم-هوا چیست و چگونه کار می‌کند؟
روز‌به‌روز اتومبیل‌های برقی با استقبال بیشتری روبرو می‌شوند اما در این میان برخی کاربران نگران دوام باتری‌های لیتیوم-یون موجود در این خودروها هستند. به همین خاطر در حال حاضر مبالغ هنگفتی برای توسعه‌ی باتری‌های جدید هزینه می‌شود. یکی از این فناوری‌ها، باتری آلومینیوم-هوا است که مزایای جذابی برای خودروهای برقی ارائه می‌کند. اما آیا واقعا این باتری‌ها کاربردی هستند یا اینکه صرفا هیاهوی زیاد بر سر هیچ محسوب می‌شوند؟
باتری آلومینیوم-هوا چیست؟
خودروهای برقی اهمیت بسیار زیادی پیدا کرده‌اند زیرا مزایای قابل توجهی به ارمغان می‌آورند. اما همانطور که گفتیم، نگرانی بابت امنیت و عمر باتری‌های لیتیوم-یونی تا حدی جلوی رشد بازار این خودروها را گرفته است. با وجود اینکه در سال‌های اخیر باتری‌های لیتیوم-یونی به طور قابل توجهی بهبود یافته‌اند، اما در نهایت خودروهای مبتنی بر این باتری‌ها با هر بار شارژ می‌توانند تا حدود ۶۵۰ کیلومتر حرکت کنند.
از جمله مهم‌ترین ضعف‌های خودروهای برقی همین نحوه‌ی شارژ کردن آنها است که معمولا زمان زیادی طول می‌کشد و به همین خاطر برای سفر چالش‌های زیادی را ایجاد می‌کنند. اما باتری‌های آلومینیوم-هوا به دلیل اینکه نیازی به شارژ شدن ندارند، می‌توانند بسیاری از این مشکلات را برطرف کنند.
مفهوم این باتری‌ها به دهه‌ی ۱۹۶۰ برمی‌گردد. اما در آن زمان به دلیل اینکه الکترولیت استفاده شده خطرناک و سمی بود، امکان استفاده‌ی تجاری از این باتری وجود نداشت. اما در سال ۲۰۰۱، ترور جکسن، یک افسر مهندسی نیروی دریایی بریتانیا، تصمیم گرفت این باتری‌ها را برای استفاده‌ی تجاری ایمن کند.
باتری آلومینیوم-هوا چگونه کار می‌کند؟
باتری‌های فعلی اتومبیل‌های برقی دارای دو الکترود، یک کاتد و یک آند هستند که از مواد مختلف ساخته شده‌اند و یک الکترولیت در بین آنها وجود دارد. هنگامی که از باتری استفاده می‌شود، یون‌ها از آند از طریق الکترولیت به کاتد جریان می‌یابند. در حین شارژ، یون‌ها برعکس به سمت آند جریان پیدا می‌کنند.
باتری‌های آلومینیوم-هوا مانند پیل سوختی عمل می‌کند. به طور مشخص برای آند از آلومینیوم و برای کاتد از اکسیژن استفاده می‌شود. در نتیجه این نوع باتری‌ها چگالی انرژی بسیار بالاتری ارائه می‌دهند. آند با اکسید شدن آلومینیوم الکترون‌ها را آزاد می‌کند و در حالی که کاتد اکسیژن را کاهش می‌دهد، الکترون‌های بیشتری آزاد می‌شوند و در نتیجه انرژی الکتریکی تولید می‌شود. در نهایت یک پودر سفید روی آند تشکیل می‌شود.
مزایا و معایب باتری‌های آلومینیوم-هوا
آلومینیوم سومین منبع طبیعی رایج در پوسته زمین است و فراوان‌ترین فلز محسوب می‌شود؛ به همین خاطر تا سال‌های زیادی با مشکل کمبود این فلز روبرو نخواهیم شد. آلومینیوم یک فلز نرم به حساب می‌آید و برخلاف لیتیوم پایدار است. همچنین باید به ارزان بودن آن، آلودگی کمتر برای محیط زیست، سمی نبودن و قابلیت بازیافتی بالای آن اشاره کنیم.
همانطور که کمی پیش‌تر گفتیم، این نوع باتری قابل شارژ نیست. همچنین با توجه به اینکه فلز نقره نقش مهمی در این باتری ایفا می‌کند، هزینه‌های تولید باتری آلومینیوم-هوا تا حد زیادی تحت تاثیر قیمت نقره قرار دارد.
مشکلات باتری‌های لیتیوم-یون
باتری‌های لیتیوم-یون از مواد لیتیوم، نیکل و کبالت استفاده می‌کنند که همگی فلزات کمیابی هستند و فقط در نقاط خاصی از جهان یافت می‌شوند. در حال حاضر خودروهای برقی فقط ۶ درصد از بازار اتومبیل‌ها را تشکیل می‌دهند و همین حالا هم حجم زیادی از این فلزات استخراج می‌شود. بنابراین اگر سهم بازار این خودروها به حدود ۵۰ یا حتی بالاتر برسد، مطمئنا در این زمینه چالش‌های بیشتری به وجود می‌آید. از دیگر معایب این نوع باتری‌ها می‌توانیم به قیمت بالا، ناپایداری لیتیوم و اثرات منفی گسترده بر محیط زیست اشاره کنیم.
تعویض باتری در برابر شارژ کردن
با توجه به اینکه باتری‌های آلومینیوم-هوا قابل شارژ نیستند و باید تعویض شوند، باید به مزایا و معایب تعویض در برابر شارژ کردن بپردازیم. برخی شرکت‌ها تخمین زده‌اند که کل فرایند تعویض باتری آلومینیوم-هوا یک اتومبیل فقط حدود ۳ دقیقه طول می‌کشد. گفته می‌شود باتری‌های آلومینیوم-هوا می‌توانند برای حدود ۸۷۰۰ کیلومتر دوام بیاورند.
اما سوال اصلی اینجاست که چرا یک خریدار باید تعویض باتری را به شارژ کردن آن ترجیح دهد. اول از همه باید به دوام بسیار بالاتر باتری‌های آلومینیوم-هوا اشاره کنیم. این یعنی کاربران بعد از مدت‌ها استفاده از ماشین، به تعویض آن نیاز پیدا می‌کنند. همچنین در نهایت هزینه‌ی تعویض این باتری‌ها بسیار پایین خواهد بود و در نتیجه جذابیت آنها دوچندان می‌شود.
آیا باتری‌های آلومینیوم-هوا فراگیر می‌شوند؟
همین حالا هم امکان استفاده از این باتری‌ها برای اتومبیل‌های برقی وجود دارد. اما هنوز گزینه‌ی محبوبی محسوب نمی‌شود ولی تا آن زمان، می‌توانند به عنوان باتری‌های یدکی برای باتری‌های لیتیوم-یون مورد استفاده قرار بگیرند تا اگر میان راه شارژ باتری به اتمام رسید، از این باتری یدکی برای ادامه‌ی مسیر استفاده شود.
در نهایت این تکنولوژی‌ها دست خریداران اتومبیل‌های الکتریکی را بازتر می‌کنند و این موضوع به نفع تمام افراد است. به لطف همین نوآوری‌ها، در آینده‌ی نزدیک شاهد فراگیری بیش از پیش خودروهای برقی خواهیم بود.
منبع: MakeUseOf
