باتری‌های غول‌پیکر هوش مصنوعی یک قدم تا تجاری‌سازی

نورنیوز-گروه اجتماعی: رشد چشمگیر مراکز داده هوش مصنوعی، تجاری‌سازی باتری‌های غول‌پیکر را یک گام به واقعیت نزدیک‌تر کرده است. پژوهشگران با توسعه یک فرآیند جدید، زمان تولید ماده اصلی این باتری‌ها را ۶۷ درصد کاهش داده‌اند و بزرگ‌ترین مانع بر سر راه تجاری‌سازی را برطرف کرده‌اند.

این دستاورد که در مجله مواد پیشرفته انرژی/ Advanced Energy Materials منتشر شده، دستاورد پژوهشگران دانشگاه علم و فناوری پیشرفته کره(KAIST) به سرپرستی پروفسور هیتاک کیم (Hee-Tak Kim) از گروه مهندسی شیمی و زیست‌مولکولی است.

افزایش سریع نیاز به ذخیره‌سازی انرژی

با افزایش تعداد مراکز داده هوش مصنوعی که شبانه‌روز کار می‌کنند، نیاز به سامانه‌های ذخیره‌سازی انرژی با ظرفیت بالا که بتوانند برق تولیدشده از انرژی خورشیدی و بادی را ذخیره و در زمان نیاز تأمین کنند، روزبه‌روز بیشتر می‌شود.

باتری‌های جریانی اکسایشی‌کاهشی وانادیوم (VRFB) به دلیل استفاده از مایعات اشتعال‌ناپذیر و مبتنی بر آب، خطر آتش‌سوزی کمتری نسبت به بسیاری از باتری‌های معمولی دارند. همچنین ظرفیت ذخیره‌سازی آن‌ها با افزایش مقدار مایع ذخیره‌شده در مخازن خارجی قابل افزایش است. همین ویژگی‌ها، این باتری‌ها را به گزینه‌ای مطلوب برای مراکز داده هوش مصنوعی و ذخیره‌سازی انرژی خورشیدی و بادی تبدیل کرده است.

مشکل اصلی؛ تولید کند و پرهزینه

با این حال، تولید مایع اصلی این باتری‌ها (الکترولیت وانادیوم) که باید به یک حالت شیمیایی خاص برسد، فرآیندی کند و پرهزینه است و مانعی جدی بر سر راه تجاری‌سازی آن‌ها محسوب می‌شود.

در فرآیند معمولی ابتدا این مایع از طریق یک واکنش شیمیایی تولید می‌شود و سپس با استفاده از جریان برق، به حالت مطلوب می‌رسد؛ اما این مرحله نهایی به تجهیزات گران‌قیمت و انرژی برق زیادی نیاز دارد که هزینه و پیچیدگی کار را افزایش می‌دهد.

کشف یک گلوگاه پنهان

گروه پژوهشی برای اولین‌بار کشف کرد که واکنش شیمیایی نیز در نقطه‌ای خاص به‌شدت کند می‌شود. این گلوگاه زمانی رخ می‌دهد که مایع به یک حالت شیمیایی میانی می‌رسد. در مطالعه قبلی، پژوهشگران با جایگزینی مرحله پرهزینه با یک روش کاتالیستی (استفاده از ماده کمک‌کننده به واکنش)، از هدررفت مایع جلوگیری کرده بودند.

در مطالعه حاضر، آن‌ها این روش کاتالیستی را تا نقطه گلوگاه گسترش دادند و با تغییر روش در همان نقطه، از کندترین مرحله تولید عبور کردند.

نتایج چشمگیر؛ کاهش ۶۷ درصدی زمان تولید

با این تغییر، زمان تولید مایع اصلی این باتری‌ها نسبت به روش معمولی ۶۷ درصد کاهش یافت. همچنین ماده شیمیایی اضافی که می‌توانست عملکرد باتری را کاهش دهد، حذف شد و ماده کمک‌کننده به واکنش (کاتالیزور) بیش از ۲ هزار و ۵۰۰ بار بدون کاهش چشمگیر در عملکرد، دوباره به‌کار گرفته شد که نشان‌دهنده قابلیت این روش برای تولید در مقیاس صنعتی است.

پروفسور کیم می‌گوید: این مطالعه با شناسایی نقطه کندی در فرآیند تولید، روشی نوین برای عبور از این مانع ارائه داده است. انتظار داریم این دستاورد، تجاری‌سازی فناوری ذخیره‌سازی انرژی با ظرفیت بالا را به طور چشمگیری تسریع کند.