أهم الموضوعاتأخبارالطاقة

بطارية أيونات الكالسيوم رخيصة.. موفرة وآمنة ومستدامة بديلة لبطاريات الليثيوم أيون

دفعت المخاوف المتعلقة بالندرة وارتفاع الأسعار والسلامة فيما يتعلق بالاستخدام طويل الأمد لبطاريات الليثيوم أيون فريقًا من الباحثين من معهد Rensselaer Polytechnic إلى اقتراح بديل لتخزين الطاقة أكثر خضرة وكفاءة وأقل تكلفة.

في بحث نُشر مؤخرًا في Proceedings of the National Academy of Science ( PNAS ) ، أكد المؤلف المقابل نيخيل كوراتكار وأستاذ الهندسة في جون إيه كلارك وإدوارد ت، بديل أيونات الليثيوم في البطاريات لوفرة وتكلفة منخفضة.

قال الدكتور كوراتكار: “تعتمد الغالبية العظمى من منتجات البطاريات القابلة لإعادة الشحن على تقنية أيونات الليثيوم، وهي المعيار الذهبي من حيث الأداء”، “ومع ذلك، فإن تكلفة كعب أخيل لتكنولوجيا أيونات الليثيوم هي تكلفة، يعتبر الليثيوم موردًا محدودًا على هذا الكوكب، وقد ارتفع سعره بشكل كبير في السنوات الأخيرة، نحن نعمل على كيمياء بطارية رخيصة الثمن، وفيرة، وآمنة، ومستدامة والتي يستخدم أيونات الكالسيوم في إلكتروليت مائي قائم على الماء “.

 

في حين أن الحجم الأكبر وكثافة الشحن الأعلى لأيونات الكالسيوم بالنسبة إلى الليثيوم يضعفان حركية الانتشار والاستقرار الدوري، يقدم الدكتور كوراتكار وفريقه هياكل أكسيد تحتوي على مساحات مفتوحة كبيرة (قنوات سداسية الشكل وسداسية) كحل محتمل، في عملهم، تم عرض بطارية أيونات الكالسيوم المائية باستخدام الأشكال متعددة الأشكال لتقويم العظام والمثلثية لأكسيد الفاناديوم الموليبدينوم (MoVO) كمضيف لأيونات الكالسيوم.

بطارية عالية الكفاءة ذات كتلة وحجم منخفضين

يوضح الدكتور كوراتكار: “أيون الكالسيوم ثنائي التكافؤ، وبالتالي فإن إدخال أيون واحد سينقل إلكترونين لكل أيون أثناء تشغيل البطارية”، “هذا يسمح لبطارية عالية الكفاءة ذات كتلة وحجم منخفضين من أيونات الكالسيوم.، ومع ذلك، فإن الشحنة الأيونية الأعلى والحجم الأكبر لأيونات الكالسيوم بالنسبة إلى الليثيوم يجعل إدخال أيونات الكالسيوم في أقطاب البطارية أمرًا صعبًا للغاية، لقد تغلبنا على هذه المشكلة من خلال تطوير فئة خاصة من المواد تسمى أكاسيد الفاناديوم الموليبدينوم التي تحتوي على قنوات أو أنفاق كبيرة سداسية الشكل وسباعية الشكل تمر عبر المادة “.

أظهر الفريق أن أيونات الكالسيوم يمكن إدخالها واستخلاصها بسرعة من المادة، حيث تعمل هذه الأنفاق “كقنوات” لنقل الأيونات القابل للانعكاس والسريع وتشير النتائج إلى أن MoVO يوفر أحد أفضل العروض التي تم الإبلاغ عنها حتى الآن لتخزين الكالسيوم. الأيونات.

استخدام واسع النطاق

يوضح الدكتور كوراتكار: “قد تحل بطاريات أيونات الكالسيوم في يوم من الأيام، في المستقبل غير البعيد، محل تقنية أيونات الليثيوم باعتبارها كيمياء البطارية المختارة التي تشغل مجتمعنا”، “يمكن أن يؤدي هذا العمل إلى فئة جديدة من البطاريات عالية الأداء القائمة على الكالسيوم والتي تستخدم مواد وفيرة وآمنة للأرض، وبالتالي فهي ميسورة التكلفة ومستدامة، يمكن أن تجد مثل هذه البطاريات استخدامًا واسع النطاق في الأجهزة الإلكترونية المحمولة والاستهلاكية، والمركبات الكهربائية، وكذلك الشبكات وتخزين الطاقة المتجددة “.

تابعنا على تطبيق نبض

Comments

هذا الموقع يستخدم Akismet للحدّ من التعليقات المزعجة والغير مرغوبة. تعرّف على كيفية معالجة بيانات تعليقك.

زر الذهاب إلى الأعلى
%d مدونون معجبون بهذه: