سرايا - في تطور قد يفتح الباب أمام جيل جديد من بطاريات تخزين الطاقة، طوّر باحثون من جامعة "فليندرز" الأسترالية بطارية مائية قابلة لإعادة الشحن تعتمد على الزنك واليود، وتمكنت في الاختبارات من تحقيق أكثر من 60 ألف دورة شحن وتفريغ، مع إمكانية شحنها خلال نحو 3 دقائق.
ولا تستهدف التقنية استبدال بطاريات الليثيوم أيون في الهواتف والسيارات الكهربائية بالضرورة، بل تركز بصورة خاصة على تخزين الطاقة على نطاق واسع،
السر في النشا
واجهت بطاريات الزنك واليود سابقًا مشكلة تُعرف بتأثير "المكوك"، إذ يمكن لمركبات اليود متعددة الشحنة أن تتحرك عبر فاصل البطارية، ما يؤدي تدريجيًا إلى فقدان المواد الفعالة وتراجع الأداء.
وتمكن فريق جامعة فليندرز من معالجة هذه المشكلة باستخدام مادة مضيفة مصنوعة من بوليمر منخفض التكلفة وقابل للتحلل الحيوي مشتق من السيكلودكسترين، وهي مادة مرتبطة بمشتقات النشا وتُستخدم بالفعل في تطبيقات مختلفة، منها الصناعات الغذائية ومستحضرات التجميل.
وصمّم الباحثون بنية مجهرية تعمل كأنها قفص كيميائي؛ إذ يساعد الجزء الداخلي الكاره للماء على احتجاز مركبات اليود، بينما يتفاعل السطح الخارجي المحب للماء مع البيئة المائية للبطارية. وبهذه الطريقة، يمكن الحد من انتقال مركبات اليود عبر البطارية والحفاظ على استقرارها لفترة أطول.
مدة الشحن
وأظهرت الاختبارات أرقامًا لافتة في الأداء. فعند تشغيل البطارية بسعة تبلغ 200 مللي أمبير/غرام، تمكنت من الحفاظ على أدائها لأكثر من 8000 دورة، مع شحن كامل خلال نحو 7 دقائق.
لكن عند خفض السعة إلى 150 مللي أمبير/غرام، تمكنت البطارية من تحقيق أكثر من 60 ألف دورة شحن وتفريغ مع إمكانية الشحن فائق السرعة خلال نحو 3 دقائق.
وتراوحت قيمة جهد البطارية بين 1.3 و1.4 فولت، بينما بلغ معدل تدهورها في الاختبارات نحو 0.0001% إلى 0.0003% لكل دورة، وهو ما ساعد على تفسير قدرتها على الاستمرار لعدد ضخم من دورات الشحن.
لماذا الزنك واليود؟
الميزة الأساسية في هذه التقنية أنها تعتمد على إلكتروليت مائي غير قابل للاشتعال، ما يمنحها مزايا تتعلق بالسلامة مقارنة ببعض أنظمة البطاريات التقليدية.
كما أن الزنك مادة متوفرة نسبيًا ومنخفضة التكلفة، وهو ما يجعل بطاريات الزنك جذابة خصوصًا لتخزين الكهرباء على نطاق واسع، حيث تكون التكلفة والسلامة والعمر التشغيلي عوامل حاسمة.
وتملك أستراليا بدورها سببًا إضافيًا للاهتمام بهذه التقنية، إذ تمتلك نسبة كبيرة من احتياطيات الزنك العالمية، ما قد يمنحها فرصة لتطوير سلسلة توريد محلية لتقنيات تخزين الطاقة.
هل اقتربت من الاستخدام التجاري؟
لا تزال البطارية في مرحلة البحث والتطوير، لذلك لا تعني نتائج المختبر أنها أصبحت جاهزة لتحل محل بطاريات الليثيوم أيون تجاريًا.
لكن فريق جامعة فليندرز يعمل حاليًا مع شركاء من القطاع الصناعي لتطوير نموذج أولي لمنصة بطاريات قابلة للتوسع.
وقد نُشرت نتائج الدراسة في مجلة Angewandte Chemie، لتضيف إلى السباق نحو بطاريات أكثر أمانًا واستدامة وطولًا في العمر، خصوصًا لتخزين الكهرباء على مستوى الشبكات.
الرجاء الانتظار ...
التعليقات