حقق العلماء في جامعة توهوكو اليابانية، طفرة كبيرة في تكنولوجيا البطاريات من خلال إنشاء مادة كاثود جديدة لبطاريات المغنيسيوم القابلة لإعادة الشحن (RMBs).
وتسهل هذه المادة عمليات الشحن والتفريغ الفعالة، حتى في البيئات الباردة، حسبما أفاد موقع scitechdaily.
أكثر فعالية
ومن خلال الاستفادة من بنية الملح الصخري المحسنة، من المقرر أن تُحدث هذه المادة الرائدة ثورة في خيارات تخزين الطاقة، مما يجعلها أكثر فعالية من حيث التكلفة وأكثر أمانًا وأعلى سعة.
وتُظهر الدراسة تحسنًا كبيرًا في انتشار المغنيسيوم (Mg) داخل بنية الملح الصخري، وهو تقدم حاسم نظرًا لأن كثافة الذرات في هذا التكوين كانت قد أعاقت سابقًا هجرة المغنيسيوم.
ومن خلال تقديم مزيج استراتيجي من سبعة عناصر معدنية مختلفة، أنشأ فريق البحث بنية بلورية وفيرة في الشواغر المستقرة للكاتيون، مما يسهل إدخال واستخراج المغنيسيوم بشكل أسهل.
ويمثل هذا الاستخدام الأول لأكسيد الملح الصخري كمادة كاثود للرنمينبي. وقد سمحت استراتيجية الإنتروبيا العالية التي استخدمها الباحثون للعيوب الكاتيونية بتنشيط كاثود أكسيد الملح الصخري.
تعزيز حركة المغنيسيوم
ويعالج التطوير أيضًا أحد القيود الرئيسية للرنمينبي – صعوبة نقل المغنيسيوم داخل المواد الصلبة. حتى الآن، كانت درجات الحرارة المرتفعة ضرورية لتعزيز حركة الميغنيسيوم في المواد التقليدية ذات الكاثود، مثل تلك التي تحتوي على بنية الإسبنيل.
ومع ذلك، فإن المادة التي كشف عنها الباحثون في جامعة توهوكو تعمل بكفاءة عند درجة حرارة 90 درجة مئوية فقط، مما يدل على انخفاض كبير في درجة حرارة التشغيل المطلوبة.
من جانبه، يقول تومويا كاواجوتشي، الأستاذ في معهد أبحاث المواد بجامعة توهوكو (IMR)، إلى الآثار الأوسع للدراسة: “الليثيوم نادر وموزع بشكل غير متساو، في حين أن المغنيسيوم متوفر بكثرة، مما يوفر بديلاً أكثر استدامة وفعالية من حيث التكلفة لبطاريات الليثيوم أيون”.
تقليل انبعاثات الكربون
أضاف أنه: “من المتوقع أن تلعب بطاريات المغنيسيوم، التي تحتوي على مادة الكاثود المطورة حديثًا، دورًا محوريًا في مختلف التطبيقات، بما في ذلك تخزين الشبكات، والمركبات الكهربائية، والأجهزة الإلكترونية المحمولة، مما يساهم في التحول العالمي نحو الطاقة المتجددة وتقليل انبعاثات الكربون”.
وتعاون كاواجوتشي مع تيتسو إيتشيتسوبو، وهو أيضًا أستاذ في IMR، والذي قال: “من خلال تسخير الفوائد الجوهرية للمغنيسيوم والتغلب على القيود المادية السابقة، يمهد هذا البحث الطريق للجيل القادم من البطاريات، واعدًا بتأثيرات كبيرة على التكنولوجيا والبيئة والمجتمع”.
وفي نهاية المطاف، يعد هذا الإنجاز خطوة كبيرة إلى الأمام في البحث عن حلول فعالة لتخزين الطاقة وصديقة للبيئة.
اقرأ أيضاً:
