ثورة البطاريات.. ابتكار بطارية بدون ماء صالحة لتخزين الطاقة بمزارع الرياح والطاقة الشمسية

لتحقيق أقصى استفادة من طاقة الرياح والطاقة الشمسية .

يتصور جيمي جيانج، مستقبلًا يتم فيه تشغيل كل منزل بالطاقة المتجددة المخزنة في البطاريات، وربما حتى تلك التي يصممها هو وطلابه اليوم.

في مختبر الكيمياء الخاص به، ابتكر جيانج، الأستاذ المساعد في كلية الآداب والعلوم بجامعة كاليفورنيا، وطلابه في بطارية جديدة يمكن أن يكون لها آثار عميقة على تخزين الطاقة على نطاق واسع التي تحتاجها مزارع الرياح والطاقة الشمسية.

وقال جيانج، الذى نشر عمل فريقه في مجلة Nature Communications ، إن الابتكارات مثل جامعة كاليفورنيا سيكون لها آثار عميقة على الطاقة الخضراء، تقوم البطاريات بتخزين الطاقة المتجددة عند الحاجة إليها، وليس فقط عند إنتاجها، وأوضح أن هذا أمر بالغ الأهمية لتحقيق أقصى استفادة من طاقة الرياح والطاقة الشمسية .

وأكد: ” أن توليد الطاقة واستهلاك الطاقة غير متطابقين دائمًا”، “لهذا السبب من المهم أن يكون لديك جهاز يمكنه تخزين تلك الطاقة مؤقتًا وإطلاقها عند الحاجة إليها.”

عيوب بطاريات السيارات

تحتوي بطاريات السيارات التقليدية على مزيج من حمض الكبريتيك والماء، وعلى الرغم من أنها غير مكلفة ومصنوعة من مواد متاحة بسهولة، إلا أنها تنطوي على عيوب شديدة للاستخدام الصناعي أو على نطاق واسع، تتميز بكثافة طاقة منخفضة جدًا، وهي غير مفيدة لتخزين ميجاوات من الطاقة اللازمة لتشغيل المدينة.

ولديهم عتبة منخفضة للاستقرار الكهروكيميائي، وقال جيانج إن هذا يعني أنهم يمكن أن ينفجروا، مضيفا: “للماء حد جهد كهربائي، وبمجرد أن يتجاوز جهد البطارية المائية نافذة الاستقرار البالغة 1.5 فولت، يمكن أن يتحلل الماء أو ينقسم إلى هيدروجين وأكسجين، وهو أمر قابل للانفجار”.

بدون ماء

لكن جيانج وطلابه طوروا بطارية بدون ماء يمكنها توليد ما يقرب من 4 فولت من الطاقة، فالتصميم الجديد يقوم بذلك دون وجود فاصل غشائي، وهو من بين أغلى الأجزاء في هذا النوع من البطاريات.

وقال جيانج، “الأغشية باهظة الثمن للغاية وغير فعالة أيضا”، “لقد طورنا نوعًا جديدًا من مواد تخزين الطاقة التي تعمل على تحسين الأداء بتكلفة أقل.”

وأضاف: “لا يمكنهم الفصل بين الجوانب الإيجابية والسلبية بشكل كامل، لذلك هناك دائما تقاطع”، موضحا أن المجموعة قدمت طلبات براءات اختراع مؤقتة، قائلا “لا يزال هناك طريق طويل لنقطعه”.

ثورة البطاريات

لكنه قال إننا نتجه نحو ثورة البطاريات في العشرين سنة القادمة، قائلا “أنا واثق من ذلك، هناك الكثير من الأبحاث المكثفة التي تجري لدفع حدود أداء البطارية”.

وطلاب جيانج لديه نفس القدر من الحماس، وقال رابين سيواكوتي، طالب الدكتوراه والمؤلف المشارك في الدراسة، إن البطارية توفر كثافة طاقة أعلى، مضيفا “حتى البطارية الصغيرة يمكن أن تمنحك المزيد من الطاقة”.

وقال المؤلف المشارك وطالب الدكتوراه جاك ماكجراث: “لقد تمكنا من إزالة الغشاء الموجود في البطارية، وهو مكون ضخم من التكاليف الأولية، إنه يصل إلى 30% من تكلفة البطارية”.

وأضاف المؤلف المشارك سوماليا سينها، الأستاذ الزائر بجامعة كاليفورنيا، إن الدول تتسابق لتطوير بطاريات أرخص وأكثر كفاءة، قائلا “هذا التصميم يقلل بشكل كبير من تكاليف المواد”، “نحن نحاول تحقيق نفس الأداء بتكلفة أرخص.”

تابعنا على تطبيق نبض