أول بطارية جذرية من الألومنيوم المائي آمنة أكثر استدامة وغير سامة في العالم

أبلغت فرق من جامعة فليندرز في جنوب أستراليا وجامعة تشجيانغ ساي-تيك في الصين عن المرحلة الأولى من تطوير هذه البطاريات الجديدة في مقال بعنوان ، عدم التناسب العكسي المستحث بحمض لويس لـ TEMPO الذي يتيح بطاريات الألومنيوم المائية الراديكالية ، التي نشرتها مجلة The Journal of the الجمعية الكيميائية الأمريكية .

معادن تسمم الناس والحيوانات وتلوث التربة

تحتوي معظم البطاريات على مواد خطرة، ويمكن أن تلوث البيئة عند التخلص منها في مدافن القمامة أو عند التخلص منها في مكان آخر، يمكن لمواد مثل الرصاص والكادميوم والزئبق أن تسمم الناس والحيوانات وتلوث التربة والمياه ، وتبقى في البيئة لفترة طويلة.

تعاون الدكتور كاي تشانغ ، من جامعة Zhejiang Sci-Tech ، ومختبر أبحاث الأستاذ المساعد Zhongfan Jia في جامعة Flinders في الكيمياء (الكهربائية) للجذور المستقرة في إلكتروليت حمض لويس الأكثر استخدامًا (Al (OTf) 3 .

طور الفريق أول تصميم لبطاريات الألمنيوم الجذرية التي تستخدم إلكتروليتات مائية مقاومة للحريق ومستقرة للهواء ، مما يوفر جهدًا كهربيًا ثابتًا يبلغ 1.25 فولت وسعة 110 مللي أمبير في الساعة على 800 دورة مع 0.028 ٪ فقط الخسارة لكل دورة.

 تطوير البطاريات اللينة في المستقبل

يأمل البروفيسور Zhongfan Jia ، من كلية العلوم والهندسة بجامعة Flinders ، في استخدام المواد القابلة للتحلل لتطوير البطاريات اللينة في المستقبل لجعل المنتج آمنًا ومستدامًا.

تستخدم بطاريات الأيونات المعدنية متعددة التكافؤ ، بما في ذلك Al 3+ أو Zn 2+ أو Mg 2+ ، عناصر وفيرة من قشرة الأرض وتوفر كثافة طاقة أعلى بكثير من بطاريات الليثيوم أيون (LIBs) ، كما يقول البروفيسور جيا.

“على وجه الخصوص ، تجذب بطاريات أيون الألومنيوم (AIBs) اهتمامًا كبيرًا لأن الألومنيوم هو ثالث أكثر العناصر وفرة (8.1٪) ، مما يجعل AIBs نظامًا مستدامًا ومنخفض التكلفة لتخزين الطاقة.”

التحديات الرئيسية

ومع ذلك ، فإن أحد التحديات الرئيسية التي تواجه AIBs الحالية هو الحركة البطيئة لمجمعات Al 3+ الأيونية ، مما يؤدي إلى AIBs بكفاءة الكاثود المنخفضة، البوليمرات العضوية المترافقة عبارة عن كاثودات ناشئة لـ AIBs لمعالجة مشكلة نقل الأيونات ولكن أداء خرج جهد البطارية لا يزال ضعيفًا.

الجذور المستقرة هي فئة من الجزيئات العضوية النشطة كهربيًا التي تم استخدامها على نطاق واسع في أنظمة البطاريات العضوية المختلفة، تم تسويق الأول من هذا النوع بواسطة NEC في عام 2012.

قام مختبر Jia Lab في جامعة Flinders سابقًا بتطوير مواد جذرية للهجين العضوي LIBs وبطاريات أيون الصوديوم والبطاريات العضوية بالكامل.

لم يتم تطبيق هذه المواد الجذرية مطلقًا في AIBs بسبب نقص فهم تفاعلها الكيميائي (الكهربائي) في الإلكتروليتات.