- طور علماء صينيون بطارية مائية يمكنها تحمل 120 ألف دورة شحن بشكل موثوق
- تمنع الإلكتروليتات المحايدة التآكل الذي عادة ما يدمر بطاريات الماء بمرور الوقت
- يُقال إن البطارية تدوم لعدة قرون في ظل ظروف الشبكة العادية
طور علماء من جامعة مدينة هونغ كونغ والجامعة الجنوبية للعلوم والتكنولوجيا نوعًا جديدًا من البطاريات المائية التي يمكن أن تستمر لمئات السنين دون فقدان قدرتها بمرور الوقت.
نشرت في التواصل مع الطبيعةوبدلاً من مواد البطاريات التقليدية، يستخدم الجهاز بوليمرات عضوية تساهمية مُصنَّعة كأنود لأيونات المغنيسيوم والكالسيوم.
اكتشف العلماء مركبًا خاصًا يجمع بين الكربونيل عالي الكثافة وبنية قرص العسل الصلبة المقاومة للتآكل، ويتيح هذا الهيكل للبطارية أن تدوم حتى 120 ألف دورة شحن، أي أكثر بعشر مرات من بطاريات الليثيوم أيون التقليدية.
ليس من السهل تحسين صنابير المياه
توفر البطاريات المائية دائمًا قدرًا أكبر من الأمان مقارنة ببطاريات الليثيوم أيون لأنها غير قابلة للاشتعال ولها تكاليف أولية أقل.
ومع ذلك، فإنها عادةً ما تخزن طاقة أقل وتتحلل بمرور الوقت مع تحلل الإلكتروليت، مما يؤدي إلى تآكل مكوناتها المعدنية.
غالبًا ما يصبح المنحل بالكهرباء المائي في التصميمات التقليدية إما حمضيًا للغاية أو قلويًا، مما يؤدي إلى تدمير البطارية تدريجيًا من الداخل.
نادرًا ما يكون أداء البوليمرات العضوية جيدًا في مثل هذه الظروف لأنها تتحلل بسرعة عند تعرضها لمثل هذه الظروف الكيميائية القاسية.
يستخدم التصميم الجديد إلكتروليتًا محايدًا بدرجة حموضة تبلغ 7.0 تمامًا، مما يزيل الظروف القاسية التي تسبب التآكل عادةً.
يحافظ المركب المحدد المستخدم في الجهاز، والذي يسمى hexaketone tetraaminodibenzo-p-dioxin، على بنية مستقرة ومسطحة تشبه قرص العسل طوال عمر البطارية.
ويمنع هذا الاستقرار الهيكلي الفقدان التدريجي للسعة التي اعتاد عليها مستخدمو الهواتف الذكية بسبب أجهزتهم القديمة.
وحسب الباحثون أنه بمعدل استخدام تخزين الشبكة الحالي البالغ 1.1 دورة في اليوم، يمكن أن تستمر بطاريتهم لمدة 300 عام تقريبًا قبل أن تحتاج إلى الاستبدال.
والأهم من ذلك، أن الإلكتروليتات المستخدمة في هذا التصميم الجديد غير سامة تمامًا ويمكن التخلص منها بأمان مباشرة في البيئة.
حتى أن فريق البحث لاحظ أن محلول الإلكتروليت غير ضار بدرجة كافية لاستخدامه كمحلول ملحي للتوفو للطهي المنزلي دون أي مخاطر صحية.
ولا تزال العقبات التجارية قائمة
لا تزال البطارية تعاني من نفس القيود الأساسية التي تعاني منها جميع الأجهزة المائية، وهي كثافة طاقة أقل من أنظمة أيونات الليثيوم.
قد لا تزال البطارية التي تدوم لثلاثة قرون ولكنها تشغل مساحة مضاعفة قد تواجه صعوبة في اعتمادها تجاريًا في البيئات ذات المساحة المحدودة.
كما أن تكلفة إنتاج البوليمرات العضوية المتخصصة لا تزال غير واضحة، وقد يكشف الإنتاج على نطاق واسع عن حواجز اقتصادية غير متوقعة.
يهتم مشغلو وحدات تخزين الشبكة بعمر الدورة والسلامة، لكنهم يهتمون أيضًا بالدولار لكل كيلووات/ساعة يتم تسليمها طوال عمر التركيب.
ولن تكون البطارية التي تدوم لمدة 300 عام مفيدة إلا إذا ظلت المنفعة موجودة لمدة 300 عام، وسيتعين على الاقتصاد أن يعمل على مدار العقد المقبل، وليس القرن المقبل فقط.
ويشكل الافتقار إلى المواد السامة إنجازاً حقيقياً، ولكن السوق سوف تقرر ما إذا كانت التسوية منطقية أم لا.
ربما يكون العلماء قد نجحوا في حل المشكلة الكيميائية، لكن مشكلة التسويق التجاري لا تزال في بدايتها.
اتبع TechRadar على أخبار جوجل و أضفنا كمصدرك المفضل لتلقي أخبار ومراجعات وآراء الخبراء حول قنواتك.
