بطاريات مياه البحر حلاً واعدا لعصر الطاقة الصديقة للبيئة

يغطي الماء حوالي 70 % من سطح الأرض، علاوة على ذلك، فإن 97 %من جميع المياه الموجودة على الأرض هي مياه البحر، وهي غير صالحة للشرب بسبب محتواها من الملح، ولكن ماذا لو تمكنا من تسخير إمكاناتها كمصدر جديد للطاقة المتجددة؟

أصبحت بطاريات الليثيوم أيون موجودة في كل مكان في الأجهزة الإلكترونية المحمولة وبطاريات السيارات، ومع ذلك ، فهي لا تخلو من القيود، لأنها تشكل خطر الانفجار، وقد تصبح غير صالحة للاستعمال إذا استنفدت إمدادات الليثيوم، لمواجهة هذه التحديات ، يجري حاليًا تطوير بطاريات الجيل التالي.

من بينها، تمثل بطاريات مياه البحر خيارًا واعدًا يستخدم أيونات الصوديوم الموجودة في مياه البحر لتوليد الطاقة. توفر هذه البطاريات ميزة مميزة تتمثل في سهولة الوصول إلى الموارد وهي صديقة للبيئة ، حيث لا تتطلب عمليات معالجة منفصلة.

توليد وتخزين الطاقة الكهربائية

يمكن أن تُعزى الملوحة العالية لمياه البحر إلى وجود أيونات الصوديوم، والتي تستخدمها بطاريات مياه البحر لتوليد وتخزين الطاقة الكهربائية أثناء تحركها ذهابًا وإيابًا بين الكاثود والأنود.

ومع ذلك، فإن أحد التحديات في مقاضاة سداسي فرات النيكل (NiHCF) كمواد كاثود إقحام لـ SWBs هو ارتفاع حدوث العيوب أثناء التصنيع. لمعالجة هذه المشكلة، يقوم فريق البحث بتوليف NiHCF مع عامل مخلب (العينة A) ومقارنة أدائه مع NiHCF غير المعالج (العينة B) لتقييم فعالية العامل المخلب.

تكشف نظرة على العينتين تحت المجهر عن الاختلاف اللافت في شكلهما وبنيتهما، تتكون العينة B من جزيئات أولية نانوية مجمعة عشوائياً لتكوين جسيمات دقيقة المستوى، بينما تشتمل العينة A على جزيئات فردية بحجم 200-300 نانومتر على شكل مكعب.

على الرغم من أن حجم الجسيمات الفردية للعينة B أصغر، إلا أنه أقل فائدة لإنتاج البطاريات نظرًا لتجميع جزيئات متعددة في هياكل متماسكة أكبر.

تقييم الأداء الكهروكيميائي

في الآونة الأخيرة، فريق بحث بقيادة البروفيسور تشانجشين جو (معهد الدراسات العليا لتكنولوجيا المواد الحديدية والطاقة (GIFT) ، قسم الهندسة الكيميائية) ودكتوراه، خطى المرشح Hyebin Jeong (الهندسة الكيميائية) في POSTECH خطوات كبيرة في هذا المجال من خلال تأكيد الأداء المتفوق لبطاريات مياه البحر (SWBs) التي تشتمل على عوامل مخلبية، تم نشر النتائج التي توصلوا إليها في مجلة الهندسة الكيميائية .

قام الباحثون، بالإضافة إلى ذلك، بتقييم الأداء الكهروكيميائي لكلتا العينتين، أولاً ، قاموا بقياس محتوى الماء، ووجدوا أن العينة أ تحتوي على محتوى مائي أقل من العينة ب بشكل عام، محتوى مائي أعلى بشكل عام ، يميل علاوة على ذلك، أظهرت قياسات التيار والجهد، أن العينة أ تتمتع بكفاءة عالية في استخدام الطاقة وقدرتها.

حقق فريق البحث إنجازًا غير مسبوق من خلال إجراء 2000 دورة من الشحن والتفريغ على البطاريات باستخدام عينتين ، حيث أظهرت العينة A معدل احتفاظ بالسعة ملحوظًا بنسبة 92.8٪ تقريبًا. علاوة على ذلك، لوحظ أن معدل توليد الخلل ، وهو عيب سابق في NiHCF ، ينخفض ​​إلى 6 ٪ في العينة أ.

توضح نتائج الدراسة الأداء المتفوق الذي تم تحقيقه من خلال إضافة عامل مخلب إلى النيكل سداسي الفرات واستخدامه كمادة كاثودية في بطاريات مياه البحر.

يمكن أن يعزز هذا الاكتشاف تطوير بطاريات مياه البحر كمرشح واعد لأنظمة تخزين الطاقة من الجيل التالي.