يدرس العلماء في بن غوريون "الطبقة الحدودية الكهربائية" من أجل إيجاد طرق جديدة لتطوير أنظمة الطاقة البديلة

يعمل باحثون من جامعة بن غوريون على تطوير مادة واعدة وصعبة للطاقة البديلة

د. إريك يوخليس، د. إيريس فيسولي فيشر وفريق من الباحثين من قسم الطاقة الشمسية والفيزياء البيئية في جامعة بن غوريون في النقب. يقوم الدكتور جوجليس والدكتور ويسولي فيشر بتطوير أساليب نظرية وتجريبية لفهم كيفية تأثير التنظيم المكاني للشحنات على مرور الشحنة الكهربائية بين السوائل الأيونية والأقطاب الكهربائية.

بمساعدة دراسة نظرية (تم قبولها للنشر في المجلة المرموقة الكيمياء الفيزيائية والفيزياء الكيميائية)، اقترح الباحثون حلاً للجدل الدائر حول تنظيم الأيونات بالقرب من هذه الأقطاب الكهربائية، حيث أنه في ظل ظروف مختلفة من التجربة يمكن للمرء أن يتوقع حدوث وجود كل من الاحتمالين اللذين يدور حولهما الجدل العلمي حاليا. "من الناحية العملية" يزعم الباحثون أنه "يبدو أنه لا يوجد خلاف على الإطلاق، وجميع الباحثين على حق في تشخيصاتهم". وغني عن القول أن الفهم الأساسي للآليات الفيزيائية والكيميائية سيسمح بقفزة علمية إلى الأمام ويؤدي إلى تصميم أجهزة فعالة لاحتياجات الطاقة البديلة تعتمد على السوائل الأيونية.

تجدر الإشارة إلى أن كفاءة أجهزة الطاقة المتجددة القائمة على الكهروكيميائية، مثل الخلايا الشمسية والبطاريات وخلايا الوقود، تعتمد إلى حد كبير على كمية الشحنات الكهربائية الموجودة في الإلكتروليت، وبالتالي فإن سلوك الإلكتروليتات ذات كثافة الشحن العالية يعد بحثًا كبيرًا الفائدة اليوم. السوائل الأيونية، وهي أملاح منصهرة في درجة حرارة الغرفة، مطلوبة بشدة لتطبيقات الطاقة، ليس فقط بسبب كثافتها العالية للشحن، ولكن أيضًا بسبب التحكم في التركيب الكيميائي، وانخفاض ضغط البخار والاستقرار تحت نقل الشحنة. ومع ذلك، مع قيام العلماء بدراسة السوائل الأيونية أكثر فأكثر، هناك خلافات متزايدة حول الفهم العلمي لهذه المواد.

إن فهم حركة ومرور الشحنات الكهربائية يجب أن يأخذ في الاعتبار التنظيم المكاني للأيونات السالبة والموجبة بالقرب من الأقطاب الكهربائية، وهي منطقة تعرف باسم "الطبقة الحدودية الكهربائية". أظهرت الدراسات الحديثة أن بنية الطبقات الحدودية في السوائل الأيونية تختلف اختلافًا جوهريًا عن بنية الإلكتروليتات التقليدية (مثل ملح الطعام المذاب في الماء). أظهرت الدراسات أنه بالقرب من الأقطاب الكهربائية يوجد ترتيب طبقات جديد من الأيونات الموجبة والسالبة، وهذا الترتيب يتلاشى عندما تبتعد عن القطب. وعلى النقيض من هذه النتائج، أظهر باحثون آخرون أن الأيونات الموجبة والسالبة في السوائل الأيونية يمكن أن ترتبط مع بعضها البعض وتمنع في النهاية الترتيب المكاني للشحنات بالقرب من الأقطاب الكهربائية، تمامًا كما هو الحال في المنحل بالكهرباء التقليدي. أدت هذه الاكتشافات مؤخرًا (في عام 2013) إلى جدل تم توثيقه في المجلة المرموقة وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم.

إن بحث الدكتور جوجليس والدكتور فيسولي فيشر قد يلقي ضوءًا جديدًا على هذا الموضوع ويعزز خيارات استخدام الطاقة البديلة.