باتری ویروسی؛ امیدی تازه برای تامین انرژی

Image caption پروفسور بلچر باتری تازه را نشان می دهد

ویروسی تغییر یافته برای ساخت باتری هایی مورد استفاده قرار گرفته که می توان در آینده آنها را برای به حرکت درآوردن اتومبیل ها و به کار انداختن دستگاه های الکترونیکی به کار گرفت.

این امر توسط گروهی از دانشمندان در دانشگاه MIT در آمریکا محقق شد که معتقدند سرعت و هزینه نسبتا پایین تولید "باتری های ویروسی" احتمالا برای صنایع جذاب خواهد بود.

پروفسور آنجلا بلچر که رهبری تیم تحقیقات را بر عهده داشت گفت: "موادی که ما استفاده کرده ایم آنقدر قوی هستند که بتوان از آنها در باتری اتومبیل استفاده کرد."

این گروه پژوهشگر اکنون در تلاش است باتری های با توان بالاتری تولید کند.

ویروس های باکتری خوار

Image caption باتری جدید ابعادی در حد یک سکه دارد

نشریه ساینس (Science) که گزارشی از دستاورد جدید منتشر کرده، نوشته است که این دانشمندان از ویروس ها برای ایجاد هر دو قطب مثبت و منفی باتری (کاتد و آند) استفاده کردند.

وجود چهار عنصر عملکرد باتری را ممکن می سازد: آند، کاتد، محلول رسانای الکترولیت که بین دو قطب جریان دارد و عایقی که آند و کاتد را از هم جدا می کند.

یک باتری در اصل وقتی جریان الکترون ها از قطب منفی به قطب مثبت از طریق محلول الکترولیت ایجاد می شود، انرژی شیمیایی را به انرژی الکترو-شیمیایی تبدیل می کند.

دانشمندان دانشگاه MIT یک باتری لیتیومی (Lithium-ion) مشابه باتری های عادی موجود در بازار را تولید کردند با این تفاوت که از ویروس هایی که به طور ژنتیکی تغییر یافته اند برای ایجاد آند (که حاوی بار منفی است) و کاتد (با بار مثبت) استفاده نمودند.

ویروس مورد استفاده ویروسی از نوع ویروس های باکتری خوار (باکتریوفاژ - bacteriophage) محسوب می شود که باکتری ها را آلوده می سازد اما آسیبی به انسان وارد نمی کند.

آند، سه سال بزرگتر از کاتد

این دانشمندان سه سال قبل موفق شدند ژن های یک ویروس را به گونه ای تغییر دهند که اجزاء این ویروس در هنگام رشد در یک محور قرار گیرند و آندی سیم مانند در ابعاد نانو را تشکیل دهند که قطر آن یک دهم قطر موی انسان بود.

سپس میکروب ها را در محیطی آغشته به موادی کمیاب همچون اکسید کبالت و طلا کشت می دهند و از آنجا که این ذرات بار منفی دارند می توان آنها را به ورقه ای متراکم و پوشیده از ویروس تبدیل کرد که به عنوان آند عمل می کند.

اما اکنون پژوهشگران دانشگاه MIT از جمله پروفسور گربرند سدر و دستیار او میاکل استرانو یک کاتد قوی را نیز ساخته اند.

Image caption این ویروس لوله های بسیار ریز کربنی (nanotubes) را بطور منظم در کنار هم نگه می دارد

کار ساختن کاتد از آند دشوار تر بود زیرا این قطب جهت داشتن کارایی بیشتر می بایست خاصیت هدایت الکتریکی بیشتری داشته باشد اما اکثر موادی که برای استفاده به عنوان کاتد مد نظر قرار دارند عمدتا عایق محسوب می شوند.

از این رو ویروس مذکور بر روی فسفات آهن کشت داده شد و سپس با قراردادن لوله های کربنی نانو (Nanotube) در ماده حاصل، ماده ای با خاصیت هدایت الکتریکی بسیار بالا به دست امد.

باتری های حاصل که به محیط زیست نیز آسیب نمی رسانند، از ظرفیت انرژی و عملکردی معادل باتری های قابل شارژ در اتومبیل های برقی-بنزینی برخوردار هستند.

در حال حاضر باتری نمونه در ابعاد یک سکه ساخته شده است اما دانشمندان معتقدند ساختار فعلی به اندازه ای انعطاف پذیر است که می توان باتری هایی به شکل دستگاهی که قرار است از آن استفاده کند تولید کرد و از این رو تکنولوژی جدید بالقوه برای دستگاه های کوچک مانند تلفن های همراه بسیار مناسب است.

باتری های نمونه ساخته شده را می توان تا 100 بار شارژ و استفاده کرد اما پژوهشگران درگیر در این پروژه انتظار دارند این قابلیت را نیز در باتری های جدید به استانداردی در حد باتری های قابل شارز تجاری موجود در بازار برسانند.