پژوهشگران دانشگاه هاروارد با الهام از ویتامین B2، کلاسی کاملا جدید از مولکول‌های ارگانیک یا آلی را شناسایی کرده‌اند که قادر است به طور ایمن، الکتریسیته را از منابع انرژی تجدید پذیر مانند خورشید و باد در باتری‌های بزرگ ذخیره کند.
این تحقیقات بر اساس پروژه پژوهشی قبلی این تیم که با هدف توسعه یک باتری فلو (یا Fellow Battery که نوعی خاص از باتری قابل شارژ است) با ظرفیت بالا و دارای قابلیت ذخیره‌سازی انرژی در نوعی از مولکول‌های آلی به نام کوئینانز (quinones) و یک افزودنی خوراکی به نام فروسیانید، طرح ریزی شده بود، توسعه داده شده است. پیشرفت قبلی این تیم به عنوان یک کشف انقلابی، اولین ماده شیمیایی غیرقابل اشتعال، غیر سمی، غیر خورنده، کم هزینه و با کارایی بالا را برای ساخت باتری‌های بزرگ‌مقیاس و ارزان قیمت به جهان معرفی کرده بود.
در حالی که مولکول کوئینانز با تطبیق‌پذیری بالا عملکرد قابل قبولی از خود به نمایش گذاشته بود اما محققان هاروارد به تحقیقات خود برای یافتن مولکول‌های آلی دیگری برای دستیابی به عملکردی بالاتر ادامه دادند، هر چند یافتن ویژگی‌هایی مشابه با مولکول‌های کوئینانز در سیستم‌های ارگانیک، کار چندان ساده‌ای نبود.
کایژیانگ لین، دانشجوی دکترای دانشگاه هاروارد و محقق اصلی این پروژه گفت:
در حال حاضر پس از بررسی نزدیک به یک میلیون مولکول کوئینانز ما توانستیم کلاسی کاملا جدید از مواد الکترولیت باتری را بسازیم که دست ما را برای ساخت باتری‌هایی بهتر باز می‌کند.
وی در ادامه افزود:
فرآیند ساده سنتز این مولکول بدین معناست که می‌توان آن را در مقیاس انبوه و با صرف هزینه‌ای اندک، تولید کرد که خود یکی از اهداف مهم این پروژه بوده است.
باتری‌های فلو، انرژی را در حلال‌هایی که در مخازن خارجی انباشته شده‌اند، ذخیره می‌کنند، هر چه مخازن بزرگ‌تر باشند انرژی ذخیره شده نیز بیشتر می‌شود. در سال ۲۰۱۴ مایکل جی عزیز به همراه همکاران خود در دانشگاه هاروارد، یون‌های فلزی مورد استفاده در محلول الکترولیت باتری‌های معمولی را با کوئینانز جایگزین کردند، مولکول‌هایی که ذخیره انرژی در گیاهان و بدن حیوانات را بر عهده دارند.
در سال ۲۰۱۵ آن‌ها نوعی جدید از مولکول‌های کوئینانز را توسعه دادند که می‌تواند در محلول‌های قلیایی در کنار یک افزونه خوراکی مجاز خواص خود را حفظ کند.
آن‌ها در تحقیقات اخیر خود دریافتند که می‌توانند از ویتامین B2 که به ذخیره انرژی‌های دریافتی از غذا در بدن کمک می‌کند، الهام بگیرند. تفاوت کلیدی بین ویتامین B2 و مولکول کوئینانز اتم‌های نیتروژن هستند که به جای اتم‌های اکسیژن در فرآیند از دست دادن و دریافت الکترون دخیل‌اند.
دکتر مایکل عزیز می‌گوید:
با به‌کارگیری تنها چند ترفند ساده روی مولکول‌های B2 اصلی، گروهی جدید از مولکول‌ها پدید آمدند که گزینه مناسبی برای استفاده در باتری‌های فلوی قلیایی هستند.
دکتر گوردن، یکی دیگر از محققان ارشد این پروژه نیز گفت:
این مولکول‌های جدید از پایداری و انحلال‌پذیری بالایی برخوردار بوده و ساخت باتری‌هایی با ظرفیت و ولتاژ بالا را امکان‌پذیر می‌کنند. از آنجا که فرآیند ساخت ویتامین‌ها به طور قابل ملاحظه‌ای ساده است، این مولکول‌ها را می‌توان در سطحی گسترده و با صرف هزینه‌ای ناچیز به صورت انبوه تولید کرد.
وی افزود:
ما این مولکول‌ها را با توجه به نیاز روزافزونمان به باتری‌های قابل شارژ طراحی کرده و ساخته‌ایم. اما در واقع این طبیعت بود که به طور پنهانی و غیرمستقیم، راه ساخت این مولکول‌ها را به ما نشان داد. طبیعت از چنین مولکول‌هایی برای ذخیره انرژی در بدن انسان استفاده می‌کند.
این تیم همچنان به تحقیقات خود برای کشف مولکول‌های بیشتر برای ساخت باتری‌های ارزان قیمت‌تر و با طول عمر و کارایی بالاتر ادامه خواهد داد.
