تطوير بطاريات صديقة للبيئة بأسعار معقولة للدول منخفضة الدخل.. تحتفظ بشحنها لمدة أسبوع

قام باحثون بتطوير بطارية مصنوعة من الزنك واللجنين يمكن استخدامها أكثر من 8000 مرة، بهدف توفير حل بطارية رخيص ومستدام للبلدان التي يكون فيها الوصول إلى الكهرباء محدودًا.

والدراسة قام بها باحثون في جامعة لينكوبنج بالسويد، ونشرت الدراسة في مجلة الطاقة والمواد البيئية.

يقول ريفيرانت كريسبين، أستاذ الإلكترونيات العضوية في جامعة لينكوبينج، “لقد أصبحت الألواح الشمسية غير مكلفة نسبيًا، وقد اعتمدها العديد من الأشخاص في البلدان المنخفضة الدخل، ومع ذلك، بالقرب من خط الاستواء، تغرب الشمس في حوالي الساعة 6 مساءً، مما يترك المنازل والشركات بدون كهرباء، والأمل أن تكنولوجيا البطاريات هذه، “مع أداء أقل من بطاريات Li-ion باهظة الثمن، ستوفر في النهاية حلاً لهذه المواقف”.

وقد قامت مجموعته البحثية في مختبر الإلكترونيات العضوية، بالتعاون مع باحثين في جامعة كارلستاد وتشالمرز، بتطوير بطارية تعتمد على الزنك واللجنين، وهما مادتان فعالتان من حيث التكلفة وصديقتان للبيئة، من حيث كثافة الطاقة، فهي قابلة للمقارنة ببطاريات الرصاص الحمضية، ولكن بدون الرصاص، وهو مادة سامة.

تحتفظ البطارية بشحنها لمدة أسبوع

البطارية مستقرة، حيث يمكن استخدامها أكثر من 8000 دورة مع الحفاظ على حوالي 80% من أدائها، بالإضافة إلى ذلك، تحتفظ البطارية بشحنها لمدة أسبوع تقريبًا، وهي فترة أطول بكثير من البطاريات المماثلة الأخرى المعتمدة على الزنك والتي يتم تفريغها خلال ساعات قليلة فقط.

على الرغم من أن البطاريات المعتمدة على الزنك موجودة بالفعل في السوق، في المقام الأول كبطاريات غير قابلة لإعادة الشحن، فمن المتوقع أن تكون مكملة، وفي بعض الحالات، تحل محل بطاريات الليثيوم أيون على المدى الطويل عندما يتم تقديم ميزة إعادة الشحن بشكل صحيح.

الكثافة ليست حرجة

يقول ضياء الدين خان، الباحث في مختبر الإلكترونيات العضوية بجامعة LiU: “الكثافة ليست حرجة”، “على الرغم من أن بطاريات الليثيوم أيون مفيدة عند التعامل معها بشكل صحيح، إلا أنها يمكن أن تكون قابلة للانفجار، وصعبة إعادة التدوير، وإشكالية فيما يتعلق بقضايا البيئة وحقوق الإنسان عندما يتم استخراج عناصر محددة مثل الكوبالت. لذلك، توفر بطاريتنا المستدامة بديلاً واعداً حيث الطاقة

كانت مشكلة بطاريات الزنك في المقام الأول هي ضعف المتانة بسبب تفاعل الزنك مع الماء الموجود في محلول الإلكتروليت الخاص بالبطارية، يؤدي هذا التفاعل إلى توليد غاز الهيدروجين ونمو شجيري للزنك، مما يجعل البطارية غير صالحة للاستخدام بشكل أساسي.

لتثبيت الزنك، يتم استخدام مادة تسمى إلكتروليت ملح الماء في البوليمر المعتمد على بولي أكريلات البوتاسيوم (WiPSE) ما أثبته الباحثون في لينشوبينغ الآن هوهأنه عند استخدام WiPSE في بطارية تحتوي على الزنك واللجنين، يكون الاستقرار مرتفعًا جدًا.

يقول خان: “إن كلاً من الزنك واللجنين رخيص للغاية، والبطارية قابلة لإعادة التدوير بسهولة، وإذا قمت بحساب التكلفة لكل دورة استخدام، فإنها تصبح بطارية رخيصة للغاية مقارنة ببطاريات الليثيوم أيون “.

حاليًا، البطاريات التي تم تطويرها في المختبر صغيرة الحجم. ومع ذلك، يعتقد الباحثون أنهم قادرون على إنتاج بطاريات كبيرة، بحجم بطارية السيارة تقريبًا، وذلك بفضل وفرة كل من اللجنين والزنك بتكلفة منخفضة، ومع ذلك، فإن الإنتاج الضخم يتطلب مشاركة الشركة.

بدائل أكثر استدامة

ويؤكد كريسبين، أن مكانة السويد كدولة مبتكرة تمكنها من مساعدة الدول الأخرى في تبني بدائل أكثر استدامة، مضيفا “يمكننا أن ننظر إلى أنه من واجبنا أن نساعد البلدان ذات الدخل المنخفض على تجنب ارتكاب نفس الأخطاء التي ارتكبناها.

وعندما تقوم هذه البلدان ببناء بنيتها التحتية، فإنها تحتاج إلى البدء بالتكنولوجيا الخضراء على الفور، وإذا تم إدخال التكنولوجيا غير المستدامة، فسوف يستخدمها المليارات من البشر، مما يؤدي إلى كارثة مناخية”.