أبرز اختراعات البطاريات الجديدة في العام المنتهي
تُشحن بطاريات الليثيوم أيون التي تشغل الأجهزة المحمولة والمركبات الكهربائية حاليًا ضمن نطاق درجات حرارة معينة.. إذ زادت الدرجة تتضرر البطارية.
عادةً ما يعتبر شحن البطارية عند 60 درجة مئوية محظورًا، لكن فريقًا بحثيًا من جامعة ولاية بنسلفانيا الأمريكية توصل في أكتوبر الماضي إلى نوع جديد من البطاريات المصممة لتفادي تلك المشكلة.
فكرة عمل البطارية تتمحور حول استخدام شريحة رقيقة من النيكل، تربط بالمحطة السلبية للبطارية لتمكينها من التسخين بسرعة عند تدفق الإلكترونات، قبل أن تبرد البطارية سريعًا مرة أخرى. هذا النهج يمكن البطارية من الشحن في درجات عالية عبر 1700 دورة بشكل آمن وفعال.
الاختراع الجديد يسمح بشحن سيارة كهربائية لتسير ما بين 200 و300 ميل (320 إلى 480 كم) في 10 دقائق فقط.
في نفس الشهر، كشف باحثون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا نوعًا جديدًا من البطاريات قادة على تنقية الجو من ثاني أكسيد الكربون.
التقنية تعمل بتمرير الهواء إلى كومة من الأقطاب الكهربائية بعد تغليفها بمركب "بوليانثراكينون" والذي يتكون من أنابيب الكربون النانوية ذات التقارب الطبيعي مع ثاني أكسيد الكربون لثاني أكسيد الكربون بما يسهل التفاعل مع جزيئاته حتى لو كان تركيزها منخفضًا للغاية، ليحدث تفاعل كهروكيميائي على سطح كل مجموعة.
العملية تجري بشكل طبيعي أثناء شحن البطارية حتى تشبع الأقطاب الكهربائية بثاني أكسيد الكربون. في هذه المرحلة، يمكن تفريغها لإطلاق جزيئات الغاز النقي وجمعها واستخدامها كمنتج صناعي.
البطارية قادرة على الشحن لـ 7,000 دورة، مع احتمالات انخفاض الكفاءة بنسبة 30%.
البحث عن تصميمات جديدة محسّنة للبطاريات يتطلب استكشاف إمكانية الاستفادة من مكونات جديدة.
ثاني أكسيد الكربون كان إحدى تلك المكونات لبعض الوقت. بطاريات ثاني أكسيد الكربون - الليثيوم تعطي طاقة أكبر من بطارية ليثيوم أيون بأكثر من سبعة أضعاف. لكن الباحثين واجهوا إشكالية.. لم يتمكنوا من تطوير نسخة قابلة لإعادة الشحن باستمرار؛ بسبب تراكم الكربون غير المرغوب فيه على محفز البطارية أثناء الشحن.
في سبتمبر، توصل باحثو جامعة إلينوي إلى حل.. أنتجوا ما وصفوه بأول بطارية من ثاني أكسيد الكربون والليثيوم يمكن إعادة شحنها بالكامل، عبر إضافة هجين جديد من المواد الكيماوية يمنع التراكم المزعج للكربون على المحفز، بما يسمح بإعادة شحن البطارية لـ 500 دورة متتالية.
يمكن لمصادر الطاقة المتجددة مثل الرياح والطاقة الشمسية توليد الكثير من الطاقة، لكن تخزين هذه الطاقة لاستخدامها لاحقًا خلال أوقات الأحمال القصوى كان صعبًا، حتى أبريل الماضي.
في أبريل الماضي، قدمت شركة تكنولوجيات تغيير المناخ الناشئة في أستراليا حلًا أكثر فاعلية من الخيارات القياسية للتخزين. جهاز الطاقة الحرارية (TED) الذي أنتجته بات أول بطارية تعمل بالطاقة الحرارية في العالم.
الجهاز بطارية معيارية يمكن إمدادها بالكهرباء من أي مصدر واستخدامها لإذابة السيليكون داخل غرفة معزولة، ليمكن للمحرك الحراري سحب الطاقة الناتجة واستخدامها للغرض المطلوب.
الجهاز الواحد قادر على تخزين 1.2 ميجاوات في الساعة، كما يمكن توصيل عدد من الأجهزة في بطارية واحدة لا محدودة الحجم.
ميزة أخرى تميز الاختراع الجديد: السيليكون المنصهر لا يتحلل مثل الليثيوم. خلال الاختبار لم تظهر أي علامة تدهور لحالتها في أكثر من 3,000 دورة. تتوقع الشركة المنتجة أن تواصل البطارية العمل لـ 20 عامًا على الأقل، وتقول إنها قادرة على تخزين الطاقة ست مرات أكثر من بطاريات الليثيوم أيون بحوالي 60 إلى 80% من تكلفتها.
بطاريات الليثيوم أيون تحمل طاقة كافية لتشغيل الهواتف أو الكمبيوتر المحمول، لكن استخدامها في وسائل النقل عند استخدامها للنقل كالسيارات أو الطائرات لم يكن مجديًا مقارنة بالوقود التقليدي.. كل ذلك انتهى في نوفمبر.
باحثون من جامعة ديكن الأسترالية توصلوا لنوع جديد من بطاريات الليثيوم أيون تتميز بإلكتروليت صلب مصنوع من بوليمرات متوفرة تجاريًا، لتصبح النموذج الأول للنقل الخالي من السوائل لليثيوم أيون في المجتمع العلمي.
من خلال تجنب الإلكتروليت السائل المتطاير المعرض لإشعال النار، ستصبح البطارية أكثر أمانًا لتشغيل السيارات والطائرات، لكن إمكانيات البطارية الجديد لا تنتهي عند ذلك الحد. التقنية ستساعد على مضاعفة كثافة بطاريات الليثيوم، ما يعني أنها ستساعد على الحركة لمسافات أبعد.