ابتكار تقنية لتخزين الكهرباء تنافس البطاريات

#1 06-17-2023, 09:03 AM

ابتكار تقنية لتخزين الكهرباء تنافس البطاريات

ابتكر باحثون صينيون وبريطانيون، مكثفات فائقة التخزين للطاقة الكهربائية ذات كثافة كهربائية عالية، يمكنها تطوير البطاريات القابلة لإعادة الشحن أو استبدالها في المستقبل.

وطور الباحثون قدرة المكثفات على تكثيف الطاقة من خلال ابتكار قطب كهربائي غير مسبوق، يتنفس غاز الكلورايد بطريقة مشابهة للسحالي التي تتنفس تحت الماء.

مستوحاة من السحالي
واستوحى الباحثون من جامعة "إيست تشاينا" الصينية للعلوم والتقنية بالتعاون مع جامعة "أكسفورد" البريطانية في ابتكارهم، قدرة بعض أنواع السحالي البرمائية على التنفس تحت الماء بواسطة فقاعة هوائية مرتبطة برأسها.

ولا تستطيع المكثفات الحالية تخزين الطاقة بكثافة عالية، ما يمنع استخدامها لوقت طويل، وتنحصر تطبيقاتها الحالية في تعويض انقطاعات الطاقة لوقت قصير في المصانع والمستشفيات ومراكز معالجة البيانات. ولفت الباحثون في دراستهم المنشورة في مجلة "أنجواندتي كيمي" العلمية، إلى أن المكثفات تساعد السيارات والحافلات على توفير الطاقة بفضل توليدها لشحنة كهربائية مرتفعة خلال وقت قصير، ما سمح بتطبيقها حديثاً في توليد الطاقة الشمسية لتثبيت تغيرات التوتر الكهربائي.

انخفاض الكثافة الكهربائية
وتختلف المكثفات الحالية عن البطاريات بانخفاض كثافتها الكهربائية وصعوبة استخدامها لتشغيل الأجهزة الكهربائية لوقت طويل؛ ما دفع الباحثين إلى البحث عن طريقة لجمع ميزات البطاريات والمكثفات معا في المكثفات الفائقة، دون رفع تكلفة إنتاجها.

تقنية عملها
واستوحى الباحثون قدرة بعض أنواع السحالي البرمائية على التنفس تحت الماء بواسطة فقاعة هوائية مرتبطة برأسها، التي تسمح لها بالتنفس عند بحثها عن الطعام تحت الماء.

وطور الباحثون قطباً كهربائياً مصنوعاً من الكربون المسامي المؤلف من أنابيب نانوية، ويمكنه تخزين طبقة غازية عند غمره في المحلول الكهربائي، ويتألف الغاز المحيط بالقطب الكهربائي المغموس في محلول من ملح الطعام، من غاز الكلوراين الذي يدخل في تفاعل الإرجاع داخل البطارية، ويساعد على فصل شحنات المكثفات الفائقة. وعند شحن المكثفات يولد القطب الكهربائي إلكترونات كهربائية من خلال غاز الكلوراين، ما يسبب تشكل أيونات مشحونة بما يشبه الزفير، وعند تفريغ شحن البطارية واستهلاك الكهرباء، تتأكسد الأيونات وتعود إلى مسامات القطب الكهربائي، بما يشبه الشهيق. واستخدم الباحثون طرقاً تحليلية للتأكد من مساهمة الانتقال السريع للغاز وتفاعله مع الأقطاب، في رفع كثافة طاقة المكثفات بشكل كبير، واستمرارها ضمن مستويات مرتفعة خلال آلاف الدورات من الاستخدام؛ وفقاً لموقع "فيز دوت أورغ".

قابلية استخدامها
ويعمل الباحثون على تزويد التقنية بقابلية استخدامها في الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية، وقد يفسح ذلك مجالاً أمام تطبيقات واسعة في الشحن السريع والبطاريات طويلة الأمد، فضلا عن احتمال ظهور جيل جديد من البطاريات.