بطاريات مياه البحر الجيل القادم من أجهزة تخزين الطاقة.. استخدام محفزات مشتقة من نفايات الخشب لزيادة الكفاءة

تمثل بطاريات مياه البحر الجيل القادم من أجهزة تخزين الطاقة، القادرة على تخزين وتفريغ الكهرباء المستمدة من مياه البحر بكفاءة.

ويتمثل مفتاح تسويقها في تطوير مواد محفزة فعالة من حيث التكلفة، وهو التحدي الذي نجح الباحثون في جامعة نيقوسيا للتكنولوجيا في معالجته بنجاح.

قام البروفيسور دونج ووج لي وفريقه في كلية الطاقة والهندسة الكيميائية بجامعة نيقوسيا للتكنولوجيا والعلوم التطبيقية بتطوير محفز عالي الأداء لبطاريات مياه البحر من خلال دمج اليوريا مع نفايات الخشب.

يعمل هذا المحفز المبتكر على تقليل الجهد الزائد المطلوب لخلايا مياه البحر وتسريع التفاعلات الكهروكيميائية، مما يسهل تفريغ الكهرباء بسرعة.

وقد نشرت نتائجهم في مجلة الهندسة الكيميائية .

تقليديا، كانت المعادن الثمينة مثل البلاتين بمثابة محفزات؛ ومع ذلك، فإن هذه المواد باهظة الثمن للغاية.

إن المحفز الذي طوره فريق البحث التابع للبروفيسور لي يستفيد من الليجنين واليوريا بأسعار معقولة. واللجنين، وهو منتج ثانوي يتألف من 15 إلى 35% من الخشب، يتم إنتاجه أثناء إنتاج الورق والوقود الحيوي. واليوريا، وهي مادة متوفرة بكثرة في مياه الصرف الصناعي، غنية بالنيتروجين.

وبتسخين اللجنين إلى 800 درجة مئوية مع تفاعله في نفس الوقت مع اليوريا عند نفس درجة الحرارة، نجح فريق البحث في إضافة النيتروجين إلى كل جزء من بنية اللجنين، وبالتالي خلق محفز عالي الأداء. ويقلل هذا الدمج للنيتروجين بشكل كبير من الطاقة المطلوبة لتفريغ الكهرباء مع استبدال ذرات الكربون المحددة في مصفوفة اللجنين.

وفي اختبارات الأداء التي أجريت باستخدام المحفز المطوَّر حديثًا والمُطبَّق على أقطاب خلايا مياه البحر، أظهرت النتائج أن أداءه كان مماثلًا لأداء محفزات البلاتين التقليدية. والجدير بالذكر أن الجهد الزائد كان أقل من الجهد الزائد لمحفزات البلاتين (Pt/C).

إن انخفاض الجهد الزائد يعني نسبة أعلى من الطاقة القابلة للشحن والتي يمكن استخدامها بفعالية أثناء التفريغ. بلغت كثافة الطاقة القصوى التي تم تحقيقها 15.76 ميغاواط/سم 2 ، وهي قريبة جدًا من كثافة محفز البلاتين، والتي بلغت 16.15 ميغاواط/سم 2 – وهو مؤشر حاسم لسرعة التفريغ.

وقال البروفيسور لي: “لقد اقترحنا نهجًا محايدًا للكربون لا يحل محل محفزات المعادن الثمينة باهظة الثمن فحسب، بل يعمل أيضًا على تعظيم قيمة الكتلة الحيوية والنفايات الصناعية، ويمكن تطبيق هذا المحفز المبتكر في أنظمة تخزين الطاقة المختلفة، بما في ذلك بطاريات الهواء المعدني”.