اكتشف فريق بحثي من جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية في المملكة العربية السعودية طريقة جديدة لتخزين الطاقة، مما يزيد من عمر البطاريات المائية ليصل إلى عشرة أضعاف، مما يحدث ثورة عالمية في هذا المجال. وقد حدد الباحثون سبباً جزيئياً هاماً يمنع البطاريات المائية القابلة لإعادة الشحن من أن تصبح خياراً أكثر أمانًا وكفاءة من حيث التكلفة لتخزين الطاقة المستدامة. تكشف النتائج، التي نشرت في مجلة “ساينس أدفانسز”، عن تأثير الماء السلبي على عمر البطارية وأدائها، وكيف أن إضافة أملاح رخيصة السعر مثل كبريتات الزنك يمكن أن تخفف من هذه المشكلة وتعزز من عمر البطارية، وفق موقع ديلي جالاكسي.
تخزين الطاقة
يُعَد الأنود من العوامل الرئيسية التي تحدد عمر البطارية، سواء كانت مائية أو غير ذلك. حيث تُنتج التفاعلات الكيميائية عند الأنود الطاقة وتُخزنها، لكن التفاعلات الطفيلية تؤدي إلى تدهور الأنود، مما يؤثر سلبًا على عمر البطارية. توضح الدراسة الجديدة كيف تسهم المياه الحرة في هذه التفاعلات الطفيلية وكيف تعمل كبريتات الزنك على تقليل كمية المياه الحرة في البطارية.
القدرة على التخزين
وصرح البروفيسور حسام الشريف، رئيس مركز التميز للطاقة المتجددة وتقنيات التخزين في جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية والباحث الرئيسي في هذا المشروع، بأن نتائجهم تسلط الضوء على أهمية بنية الماء في كيمياء البطاريات، وهي نقطة رئيسية تم تجاهلها سابقاً. يُعرّف الماء الحر بأنه جزيئات الماء التي لا ترتبط بقوة مع غيرها، مما يزيد من تفاعلات غير مرغوب فيها تؤثر سلباً على القطب الموجب. وتظهر الأبحاث أن الكبريتات تساعد على تثبيت روابط الماء الحر، حيث تعمل كما لو كانت “غراء الماء”، مما يُغيّر ديناميكيات جزيئات الماء ويقلل من عدد التفاعلات الطفيلية.
بينما أجريت الغالبية العظمى من التجارب على بطاريات تستخدم كبريتات الزنك، تشير الأبحاث الأولية إلى أن الكبريتات تؤثر بالمثل على أنودات المعادن الأخرى، مما يعني أن إدراج أملاح الكبريتات في تصميم البطارية قد يكون حلاً عالمياً لإطالة عمر جميع أنواع البطاريات المائية. يعتبر الباحث يونباي تشو أن “أملاح الكبريتات رخيصة ومتوفرة على نطاق واسع ومستقرة كيميائياً، مما يجعل حلولنا قابلة للتطبيق من الناحية العلمية والاقتصادية”. تشهد البطاريات المائية اهتمامًا عالميًا كبيرًا كخيار مستدام لتخزين الطاقة على نطاق واسع، ومن المتوقع أن يتجاوز حجم السوق 10 مليارات دولار بحلول عام 2030. على عكس بطاريات الليثيوم، توفر البطاريات المائية خياراً أكثر أماناً واستدامة لدمج مصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية في الشبكات الكهربائية.
تعليقات