تطوير أول بطارية مائية أكثر أمانا وتدوم أطول من بطاريات الليثيوم

يتم تقديم بطاريات الليثيوم باعتبارها أبطال التحول نحو نماذج تنقل أكثر استدامة، لكن الصناعة تبحث عن بدائل أكثر كفاءة. طورت دراسة أجريت في الصين بطارية مائية أكثر أمانًا من البطاريات الحالية.

وتتمثل المشاكل الرئيسية في بطاريات الليثيوم في ندرة المواد وصعوبة إعادة تدويرها بكفاءة ومدى قابليتها للاشتعال. ومن شأن البطارية المائية أن يزيل هذه الشروط ويضمن نتائج جيدة على المدى الطويل.

ويضمن فريق البحث أن هذه البطاريات ستحتوي على ضعف كثافة الطاقة الموجودة في بطاريات الليثيوم أيون، حسبما أفادت مجلة "إنجينيرينج" المثيرة للاهتمام. يمكن أن يؤدي المزيد من الاستقلالية إلى إحداث ثورة في صناعة السيارات الكهربائية.

تستخدم بطاريات الماء هذا السائل كمذيب للإلكتروليتات، وهو مكون يسمح للبطارية بالشحن والتفريغ.

هذه ليست التجربة الأولى التي يتم تنفيذها، لكن التجارب السابقة لم تقدم نتائج جيدة: فهي تتمتع بقدرة طاقة أقل بسبب انخفاض قابلية ذوبان الإلكتروليت والجهد المنخفض.

لقد وجدت الصين الحل للنماذج التي تم تطويرها في السنوات الأخيرة. تستخدم البطارية التي صممها معهد داليان للفيزياء الكيميائية (DICP) التابع للأكاديمية الصينية للعلوم (CAS) نقل الهالوجين متعدد الإلكترونات.

وهذا ممكن بفضل كاثود البروم واليود. تبلغ سعة البطارية أكثر من 840 أمبير ساعة لكل لتر (Ah/L) وكثافة تبلغ 1200 واط ساعة لكل لتر (Wh/L)، وفقًا لـ Nature Energy.

تم تحسين كثافة طاقة بطاريات الماء بمحلول أيونات اليوديد (I-) والبروميد (Br-) كإلكتروليت. تخلق هذه المكونات تفاعلًا كيميائيًا يسمح بنقل إلكترونات متعددة، وتحويل اليوديد إلى اليود (I2) ثم اليودات (IO3-).

توصل البحث إلى أن البروميد المضاف إلى الإلكتروليت يتحول إلى بروميد اليود القطبي (IBr) أثناء عملية الشحن. يتفاعل هذا المكون مع الماء لتكوين اليود من خلال الأكسدة، ثم يتم نقله إلى الجانب الموجب للبطارية.

يقوم اليود بأكسدة البروم أثناء عملية التفريغ، مما يجعلها عملية قابلة للعكس. البروميد هو وسيط يعمل على تحسين التفاعل الكهروكيميائي.

تبدأ بطاريات الليثيوم في التدهور مع الاستخدام، وهو تحدٍ آخر يواجه صناعة السيارات. ويؤكد الباحثون أن العمر الإنتاجي للبطاريات المائية يمكن أن يصل إلى 1000 دورة شحن، مما يدل على أن العملية مستقرة.

العلماء متفائلون بالنتائج الأولى. بل إن كثافة الطاقة تتجاوز كثافة بعض الأقطاب الكهربائية الصلبة ويمكن أن تكون تكلفة التصنيع مماثلة لتكلفة بطاريات الليثيوم أيون الحالية.

تعليقات



close