نجح فريق عالمي من الباحثين والمتعاونين في الصناعة بقيادة جامعة RMIT بتطوير "بطاريات مائية" قابلة لإعادة التدوير لا تشتعل فيها النيران أو تنفجر.
ويهيمن تخزين طاقة الليثيوم أيون على السوق بسبب نضجها التكنولوجي، ولكن ملاءمتها لتخزين طاقة الشبكة على نطاق واسع محدودة بسبب مخاوف السلامة المتعلقة بالمواد المتطايرة بداخلها.
مزايا البطارية الجديدة
قال الباحث البروفيسور تياني ما إن بطارياتهم تعتبر في طليعة المجال الناشئ لأجهزة تخزين الطاقة المائية، مع تعديلات أدت إلى تحسين أداء التكنولوجيا وعمرها بشكل كبير.
وأوضح "ما" أن ما يقومون بتصميمه وتصنيعه يسمى بطاريات الأيونات المعدنية المائية أو يمكننا أن نطلق عليها بطاريات الماء، حيث يستخدم الفريق الماء لاستبدال الشوارد العضوية - التي تمكن من تدفق التيار الكهربائي بين الأطراف الموجبة والسالبة - مما يعني أن بطارياتهم لا يمكن أن تشعل حريقًا أو تنفجر - على عكس نظيراتها من أيونات الليثيوم.
وأشار البروفيسور تياني ما إلى أن بطارياتهم يمكن تفكيكها بأمان ويمكن إعادة استخدام المواد أو إعادة تدويرها، وبذلك هي تتغلب على تحديات التخلص من النفايات التي يواجهها المستهلكون والصناعة والحكومات على مستوى العالم مع تكنولوجيا تخزين الطاقة الحالية.
وأضاف "ما" أن بساطة عمليات التصنيع للبطاريات المائية ساعدت في جعل الإنتاج الضخم ممكنا، حيث يستخدم في تصنيعها مواد مثل المغنيسيوم والزنك المتوفرة بطبيعتها، وغير مكلفة، وأقل سمية من البدائل المستخدمة في الأنواع الأخرى من البطاريات، مما يساعد على خفض تكاليف التصنيع ويقلل المخاطر على صحة الإنسان والبيئة.
ماذا أثبتت التجارب؟
صنع الفريق البحثي سلسلة من البطاريات التجريبية صغيرة الحجم للعديد من الدراسات التي راجعها النظراء لمعالجة التحديات التكنولوجية المختلفة، بما في ذلك تعزيز سعة تخزين الطاقة وعمرها.
أعلن العلماء أنهم انتصروا على تحدٍ كبير - وهو نمو التشعبات التشعبية، وهي تكوينات معدنية شائكة يمكن أن تؤدي إلى دوائر قصيرة وأخطاء خطيرة أخرى، حيث قام الفريق بتغليف أجزاء البطارية المتضررة بمعدن يسمى البزموت وأكسيده - المعروف أيضًا باسم الصدأ - كطبقة واقية تمنع تكوين التغصنات.
أشار العلماء إلى أن البطاريات الجديدة تستمر لفترة أطول بكثير مقارنة ببطاريات الليثيوم أيون التجارية الموجودة في السوق، مما يجعلها مثالية للاستخدام عالي السرعة والمكثف في تطبيقات العالم الحقيقي.
وبفضل السعة المذهلة والعمر الطويل، لم يقم الفريق البحثي بتطوير تكنولوجيا البطاريات فحسب، بل نجح أيضًا في دمج تصميمه مع الألواح الشمسية، مما يتيح تخزين الطاقة المتجددة بكفاءة واستقرار.
وتعمل بطارية الماء التي ابتكرها الفريق على سد الفجوة مع تكنولوجيا أيونات الليثيوم من حيث كثافة الطاقة، وذلك بهدف استخدام أقل مساحة ممكنة لكل وحدة طاقة.
وحتى الآن تمت صناعة بطارية ماء من أيونات المغنيسيوم تتمتع بكثافة طاقة تبلغ 75 واط/ساعة لكل كيلوغرام (Whkg-1) - ما يصل إلى 30% من أحدث بطاريات سيارات تسلا.
المصدر:
إقرأ أيضا:
هل يمكن لمراكز البيانات أن تكون مصادر للحرارة المستدامة؟
