هر کسی که تا به حال پاهای خرچنگ تازه یا دم خرچنگ را دیده باشد، می تواند ثابت کند که عبور از پوسته های سخت آنها چقدر دشوار است. اما محققان به جای دور انداختن آنها، این پوسته‌ها را به مواد متخلخل و پر از کربن با کاربردهای بسیار متنوع تبدیل می‌کنند. اکنون، تیمی که در ACS Omega گزارش می‌دهد، از این «کربن خرچنگ» برای ایجاد مواد آندی برای باتری‌های یون سدیم استفاده کرده است و آن را یک رقیب رو به رشد برای شیمی لیتیوم-یون می‌داند. باتری‌های لیتیوم یونی در سال‌های اخیر در همه جا حاضر شده‌اند و تلفن‌ها، خودروها و حتی مسواک‌ها را تامین می‌کنند. اما از آنجایی که مقدار فلز لیتیوم در جهان محدود است، برخی از محققان به جای آن توجه خود را به سمت دیگری معطوف کرده اند. پیش از این، محققان با استفاده ازکیتین موجود در پوسته خرچنگ، یک باتری یون روی لایه زیست تخریب پذیر ایجاد کردند. اما این ضایعات می توانند به طور متناوب به «کربن سخت» تبدیل شوند، ماده ای که به عنوان آند احتمالی برای باتری های یون سدیم مورد بررسی قرار گرفته است. اگرچه از نظر شیمیایی شبیه لیتیوم است، اما یون‌های سدیم بزرگ‌تر هستند و بنابراین با آند باتری لیتیوم یونی که معمولاً از گرافیت ساخته می‌شود، ناسازگار هستند. وقتی کربن سخت با مواد نیمه‌رسانای فلزی، مانند دی‌کالکوژنیدهای فلزات واسطه‌ای (TMD) ترکیب می‌شود، این ماده می‌تواند به یک آند باتری امکان‌پذیر تبدیل شود. بنابراین، یک گروه تحقیقاتی می خواستند بررسی کنند که چگونه دو TMD مختلف – سولفید قلع و سولفید آهن – می توانند با کربن سخت ساخته شده از پوسته خرچنگ ترکیب شوند تا یک آند باتری یون سدیم قابل دوام ایجاد کنند.
محققان برای ساختن “کربن خرچنگ” پوسته خرچنگ را تا دمای بیش از ۱۰۰۰ درجه فارنهایت گرم کردند. سپس کربن را به محلولی از سولفید قلع (SnS2) یا سولفید آهن (FeS2) اضافه کردند، سپس آنها را خشک کردند تا آند تشکیل دهند. ساختار متخلخل و فیبری کربن خرچنگ سطح بزرگی را فراهم می کرد که رسانایی مواد و توانایی انتقال موثر یون ها را افزایش می داد. وقتی روی یک باتری مدل آزمایش شد، تیم متوجه شد که هر دو کامپوزیت ظرفیت خوبی دارند و می توانند حداقل ۲۰۰ چرخه دوام بیاورند. محققان می‌گویند که این کار می‌تواند مسیری برای چرخش زباله‌های دیگر فراهم کند و به توسعه فناوری‌های باتری پایدارتر کمک کند.
ثریا
