نجح الباحثون في تطوير نموذج أولي لبطارية تعتمد على الزنك، خالية من الأنود، وتتكون من مواد رخيصة الثمن توجد عادة في الطبيعة
[ترجمة د.نحماني موشيه]
يمكن لمصادر الطاقة المتجددة، مثل الطاقة المستمدة من الشمس والرياح، أن تقلل من اعتماد العالم الحديث على الوقود الأحفوري. ومع ذلك، فإن الخطوة الأولى في ذلك يجب أن تكون تطوير طرق آمنة ورخيصة لتخزين هذه الطاقة للاستخدام لفترة طويلة وليس فقط أكثر من اللازم. يمكن لبطاريات الليثيوم أيون الكبيرة أن تناسب هذا، لكنها تعاني من مشكلات تتعلق بالسلامة وقلة توافر الليثيوم. الآن، نجح الباحثون في تطوير نموذج أولي لبطارية تعتمد على الزنك، خالية من الأنود، ومصنوعة من مواد رخيصة الثمن توجد عادة في الطبيعة.
لقد تم بالفعل اختبار البطاريات المعتمدة على الزنك في محلول مائي في الماضي لصالح استخدامها لتخزين الطاقة بفضل سلامتها وكثافة الطاقة العالية. بالإضافة إلى ذلك، فإن المواد المستخدمة في إنتاجها شائعة في الطبيعة. ومع ذلك، فإن بطاريات الزنك القابلة لإعادة الشحن التي تم تطويرها حتى الآن تتطلب أنودات الزنك المعدنية المضغوطة التي تحتوي على كمية كبيرة من الزنك والتي تتزايد تكلفتها يوميًا. بالإضافة إلى ذلك، تميل هذه الأنودات إلى تطوير التشعبات بمرور الوقت (رواسب معدن الزنك التي تستقر فوق الأنود أثناء الشحن) مما قد يؤدي إلى قصر عمر البطارية وقصر العمر الافتراضي.
تساءل فريق من الباحثين عما إذا كان هناك حاجة بالفعل إلى أنود الزنك. مستوحاة من التجارب السابقة مع بطاريات الليثيوم والصوديوم "الأقل أنود"، قرر الباحثون إنتاج بطارية يكون فيها الكاثود الغني بالزنك هو المصدر الوحيد لطبقة الزنك إلى جانب مصدر النحاس. في نظامهم المبتكر، استخدم الباحثون بطارية تحتوي على كاثود من نوع ثاني أكسيد المنغنيز، حيث تم دمج أيونات الزنك ومحلول إلكتروليت مائي من الزنك وملف نحاسي. أثناء الشحن، تستقر ذرات معدن الزنك فوق ملف النحاس، وأثناء التفريغ، يتم إخراج ذرات الزنك من ملف النحاس لتطلق الإلكترونات التي تنشط البطارية. ومن أجل منع تكون التشعبات، قام الباحثون بتغطية ملف النحاس بطبقة من أقراص الكربون النانوية. تعزز هذه الطبقة طلاءًا موحدًا للزنك، مما يمنع تكوين التشعبات مع زيادة كفاءة ترسيب وانبعاث ذرات الزنك من طبقة النحاس. وأظهرت البطارية المبتكرة معدلات عالية من الكفاءة وكثافة الطاقة والاستقرار، مع إرجاع ما يقرب من ثلاثة وستين بالمائة من سعتها الأصلية بعد ثمانين دورة شحن وتفريغ. ويقول الباحثون إن التصميم المبتكر للبطارية الخالية من الزنك يفتح نافذة على اتجاهات بحثية جديدة في مجال استخدام البطاريات المائية المعتمدة على الزنك في أنظمة تخزين الطاقة.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
تعليقات 2
"إرجاع ما يقرب من ثلاثة وستين بالمائة من السعة الأصلية بعد ثمانين دورة شحن وتفريغ"
هذا يبدو سيئًا حقًا بالنسبة لي. أم أن هناك شيئًا لم أفهمه هنا. انخفاض القدرة بنسبة 27% بعد 80 دورة شحن فقط، وهذا يعني أنه يجب استبدال البطارية في غضون عام.
او!!! أخيراً
وأخيراً، يكتب الدكتور نحماني جوهر الأشياء بعمق نسبي يشرحها أيضاً وليس فقط العنوان المحيط بها. استمر. تريد التعمق والفهم والتعلم.