دانشمندان از ویتامین ب۲، باتری ساختند!
مجله علمی ایلیاد - یک تیم از دانشمندان کانادایی دانشگاه تورنتو، باتری‌ای ساختند که انرژی را در یک واحد زیستی ذخیره می‌کند. مقاله‌ای که این دانشمندان، کشف خود را در آن اعلام کردند، در ۱۴ ژوئیه سال ۲۰۱۷ در مجله «Advanced Functional Material» چاپ شد. باتری‌های جدید شبیه همه‌ی باتری‌های لیتیم یونی معمولیِ بازار هستند. البته با یک تفاوت عمده؛ در باتری‌های جدید از فلاوین موجود در ویتامین B2 به عنوان کاتد استفاده شده است. کاتد قسمتی است، که الکتریسیته در آن ذخیره می‌شود و به محض وصل شدن باتری به یک وسیله، این الکتریسیته آزاد می‌شود.
دکتر دوایت سفروس، از بخش شیمی دانشگاه تورنتو می‌گوید: «مدت‌ها بود در طبیعت دنبال یک ترکیب مولکولی می‌گشتیم، تا از آن در کاربردهای الکترونیکی استفاده کنیم. وقتی که شما یک ترکیب پیچیده‌ی ساخته شده، در طبیعت را داشته باشید، دیگر نیازی نیست وقت خود را صرف ساختن یک ماده جدید کنید.»
هر چند باتری‌های زیستی قبلاً ساخته شده بود، این باتری جدید برای اولین بار از پلیمرهای زیستی، یعنی زنجیره‌های بلند مولکولی، به عنوان یکی از الکترودها استفاده می‌کند و بدین ترتیب، انرژی در یک پلاستیک با پایه‌ی ویتامینی به جای فلزاتی مانند کبالت که هم گران‌تر هستند و هم فرآوری آنها سخت‌تر است، ذخیره می‌شود. همکار پروژه، آقای تیلور شون، از بخش شیمی دانشگاه تورنتو می‌گوید: «ماده مناسب برای این کار طی مرور زمان و با انجام آزمایش‌های متعدد بدست آمد. در بسیاری از مواقع به نظر می‌رسید، پروژه شکست خورده است. ولی در نهایت با پشتکار زیاد موفقیت حاصل شد.»
دانشمندان پس از آزمایش تعداد زیادی مولکول‌های پلیمری، مخصوصاً مولکول‌های جانبی وصل شده به مولکول‌های بزرگتر، بالاخره مولکولی که به شاخه‌ی اصلی یک مولکول بزرگ چسبیده بود را انتخاب کردند. دکتر سفروس می‌گوید: «ماده‌ی بدست آمده یک ماده‌ی کاملاً ایمن و طبیعی است. اگر بخواهید حتی می‌توانید ماده اصلی که مولکول مورد نظر از آن تولید می‌شود را بخورید.»
باتری‌های لیتیم یونی، که از این مواد در ساخت آنها استفاده شده است، ظرفیتی برابر ۱۲۵ میلی‌آمپرساعت‌برگرم و ولتاژی برابر دو و نیم ولت دارند. تیم اکتشاف می‌گوید: «ما نشان دادیم، که پلیمر بدست آمده در باتری‌هایی که از فلز لیتیم به عنوان آنُد استفاده می‌کنند، تولید ظرفیتی برابر ۱۲۵ میلی‌آمپرساعت‌برگرم و ولتاژی برابر دو و نیم ولت می‌کند. ما همچنین ثابت کردیم، که استفاده از این ماده با مولکول‌های بزرگتر عملکرد بهتری به نسبت استفاده از مولکول‌های کوچک‌تر دارد. ظرفیتی که ما به آن رسیدیم، بیشترین ظرفیت باتری‌های زیستی بوده است.» توان کاهندگی و اکسید شدن ویتامین B2 آن را برای استفاده در باتری‌های لیتیم یونی مناسب کرده است.
دکتر سفروس می‌گوید: «ویتامین B2 می‌تواند تا دو الکترون را همزمان جذب کند. این موضوع باعث می‌شود، تا بتواند بارهای بالاتری تحمل کند و ظرفیت بالایی به نسبت مولکول‌های دیگر داشته باشد.» هر چند نمونه‌های باتری تولید شده توسط دکتر سفروس و همکارانش در اندازه‌ی باتری‌های سمعک است، ولی این تیم امید دارد که روش جدید منجر به تولید باتری‌های قدرتمند، نازک، انعطاف‌پذیر، شفاف و عاری از فلز شود، که بتواند پاسخگوی موج بعدی استفاده از وسایل الکترونیکی باشد.»
نوشته: تیلر شون
ترجمه: مجله علمی ایلیاد