Οι επαναφορτιζόμενες μπαταρίες τροφοδοτούν μεγάλο μέρος της ηλεκτρονικής εποχής μας. Αν και είναι επαναχρησιμοποιούμενες, έχουν έναν πεπερασμένο κύκλο ζωής. Μια νέα μελέτη έχει εντοπίσει τους λόγους πίσω από αυτό το φαινόμενο.
Η δομή των μπαταριών Λιθίου-Ιόντων
Τα λάπτοπ, τα τάμπλετς και τα κινητά τηλέφωνα μας εξαρτώνται από τις επαναφορτιζόμενες μπαταρίες. Μέσα σε μια μπαταρία λιθίου-ιόντων, δύο ηλεκτρόδια αποθηκεύουν ιόντα λιθίου: ένα θετικά φορτισμένο ηλεκτρόδιο (άνοδος) και ένα αρνητικά φορτισμένο ηλεκτρόδιο (κάθοδος).
Ένας ηλεκτρολύτης στο εσωτερικό της μπαταρίας επιτρέπει στα ιόντα να μετακινούνται από την άνοδο στην κάθοδο. Αυτή η κίνηση ξεκινά μια χημική αλυσίδα που οδηγεί στην απελευθέρωση ηλεκτρονίων που δημιουργούν φορτίο.
Η παρουσία μη επιθυμητών στοιχείων
Ωστόσο, νέα έρευνα από μια ομάδα στο Πανεπιστήμιο Stanford προτείνει ότι μαζί με τα ιόντα λιθίου, «ανεπιθύμητοι επιβάτες» μετακινούνται προς την κάθοδο.
Τα πρωτόνια και τα ηλεκτρόνια υδρογόνου αποσπώνται επίσης από τα μόρια του ηλεκτρολύτη. Αυτά συσσωρεύονται στην κάθοδο, πράγμα που σημαίνει ότι τα ιόντα λιθίου δεν είναι σε θέση να μεταφέρουν φορτίο τόσο αποτελεσματικά. Η ισχύς που αποθηκεύουν αυτές οι μπαταρίες διαβρώνεται με την πάροδο του χρόνου.
Ο ρόλος του υδρογόνου στην απώλεια ενέργειας
Αυτή η σταθερή διαρροή υδρογόνου οδηγείται από ένα σύνολο χημικών αντιδράσεων. Ο Gang Wan, φυσικός και χημικός στο Πανεπιστήμιο Stanford, δήλωσε στο Science News: «Ακόμη και αν δεν χρησιμοποιείτε την μπαταρία, χάνει ενέργεια».
Το υδρογόνο είναι ένα μικροσκοπικό, πανταχού παρόν στοιχείο που είναι δύσκολο να παρακολουθηθεί. Για να αποκαλύψουν τον ρόλο που διαδραμάτισε στις ανενεργές μπαταρίες, ο Wan και η ομάδα του έπρεπε να αντικαταστήσουν το υδρογόνο με μια XXL παραλλαγή.
Αυτό είναι το δευτέριο, ένα ισότοπο του υδρογόνου που περιέχει ένα νετρόνιο και ένα πρωτόνιο, σε αντίθεση με το υδρογόνο που έχει μόνο ένα πρωτόνιο.
Αναλύσεις και διαπιστώσεις
Χρησιμοποιώντας την αναλυτική τεχνική της φασματομετρίας μάζας και της ακτινογραφικής απεικόνισης, η ομάδα του Wan παρακολούθησε το δευτέριο καθώς μετακινούνταν μέσα στη μπαταρία. Αυτό έδειξε ότι το υδρογόνο ήταν η κινητήρια δύναμη πίσω από τη μείωση της φόρτισης της μπαταρίας.
Η μελέτη ανοίγει έναν δρόμο για τη βελτίωση των μπαταριών, στοχεύοντας στις ανεπιθύμητες χημικές αλλαγές που παράγουν αυτά τα διαρρέοντα μόρια υδρογόνου. Ωστόσο, μπορεί επίσης να προκαλέσει κάποιες ανησυχίες στους σχεδιαστές μπαταριών.
Η έρευνα του Wan υποδεικνύει ότι στη «κούρσα» για πιο ισχυρές μπαταρίες, οι μηχανικοί ενδέχεται να ενισχύουν την πιθανότητα οι κάθοδοι να ρίχνουν χαλαρό υδρογόνο και να μειώνουν τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας.
Μελλοντική έρευνα
Απαιτείται περισσότερη έρευνα σε διάφορους τύπους μπαταριών για να προσδιοριστεί πόσο καθολικό είναι το πρόβλημα. Εάν πολλές μπαταρίες υπόκεινται στο νόμο του διαρρέοντος υδρογόνου, αυτό θα μπορούσε να οδηγήσει σε βελτιωμένες μπαταρίες που διαρκούν περισσότερο.
Οι πρόοδοι στη διάρκεια ζωής των μπαταριών θα σημαίνουν όχι μόνο λιγότερες αντικαταστάσεις για τις συσκευές μας, αλλά και μείωση στον περιβαλλοντικό αντίκτυπο της εξόρυξης στοιχείων που τροφοδοτούν τις μπαταρίες.
VIA: FoxReport.gr
