ابتكر باحثون تقنية جديدة لحماية بطاريات الليثيوم والكبريت من تراكم المواد الضارة، ما ينعكس إيجابًا على قطاع النقل خلال رحلة تحوله إلى "الكهربة" وخفض الانبعاثات.

ومن المتوقع أن يتغلب الابتكار على معضلة "قِصر عمر البطارية"، ما يشكل ميزة جديدة مقارنة ببطاريات الليثيوم أيون.

ويجزم العلماء بأن عمر هذه البطارية قد يدوم لأكثر من 150 دورة شحن وتفريغ، حسب تفاصيل بحثية تابعتها منصة الطاقة المتخصصة.

ويمكن أن يحدث هذا من خلال التوصل إلى "فلتر" يعمل بمثابة "شبكة حماية" تمرر أيونات الليثيوم الصغيرة، دون السماح السلاسل الكبيرة للكبريت.

تطبيقات بطاريات الليثيوم والكبريت

حتى وقت قريب، كانت تطبيقات بطاريات الليثيوم والكبريت "محدودة"، نتيجة مشكلة تقنية تتسبب في قصر عمر البطارية وفقد طاقتها بعد عدد محدود من دورات الشحن والتفريغ.

ومع التوصل إلى ابتكار يمكنه تجاوز هذه العقبة، قد تشكل البطارية نقلة لعدد من القطاعات، مثل: الشاحنات والسيارات والقطارات الكهربائية، والطائرات دون طيار (المُسيّرات)، والهواتف الذكية.

ومن جانب آخر، يؤدي إزالة عوائق التفاعلات داخل البطارية إلى زيادة مدى ونطاق القيادة لوسائل النقل، وفق معلومات نشرها موقع إنترستنغ إنجينيرينغ.

وتعود مشكلة بطاريات الليثيوم والكبريت إلى حركة التفاعلات داخلها، فخلال عملية الشحن والتفريغ تتشكل سلاسل طويلة من الكبريت تعوق حركة الأيونات؛ ما يؤدي إلى هدر سريع لطاقة البطارية.

ووقف هذا التفاعل عائقًا أمام نشر البطارية في استعمالات وتطبيقات يومية، لكن يبدو أن علماء من 3 جامعات أميركية (هي: فلوريدا، وبوردو، وفاندربيلت) وضعوا نهاية لهذه المعضلة.

فلتر حماية

تقوم تقنية العلماء الأميركيين على ابتكار "فلتر" ذي سُمك ضئيل، يسمح بمرور الأيونات الصغيرة ويمنع سلاسل الكبريت، ما يحافظ على استقرار دورات شحن وتفريغ البطارية بصورة سلسة.

وتوصلوا إلى "الفلتر" من خلال تسخين رقائق نحاسية وتمرير البخار فوقها لضمان تفاعل محدد يؤدي إلى تكوين شبكة رقيقة من "الغرافين" المثقوب لتمرير أيونات الليثيوم.

ومع اختبار التقنية، رصد الباحثون أداءً إيجابيًا لبطاريات الليثيوم والكبريت المزودة بالفلتر، وظهر ذلك في تجاوز عدد دورات الشحن والتفريغ لنحو 150 دورة.

ومقابل ذلك، واصلت البطاريات غير المزودة بالفلتر فقدان الطاقة والشحن، الذي يؤدي بمرور الوقت إلى خفض أداء البطارية.

وتعد النتائج التي توصل إليها باحثو الجامعات الأميركية "واعدة" رغم الحاجة لمواصلة الدراسة والتجربة، ويشير ذلك إلى أن عملية دمج الابتكار الجديد في التطبيقات الصناعية ستستغرق وقتًا.

ورغم تأخير عملية البحث والاختبارات، فإن التقنية تعد مهمة بالفعل لقدرتها على الاحتفاظ بطاقة البطارية دون هدر.

وتكتسب بطارية الليثيوم والكبريت أفضلية مقارنة بنظيرتها من الليثيوم أيون؛ لارتفاع قدرتها على تخزين الكهرباء مقارنة بوزنها.

وتعززها التقنية المطورة حديثًا بميزات أعلى لإطالة عمرها التشغيلي، ما يجعلها مثالية للتطبيقات التي تتطلب وزنًا خفيفًا وتشغيلًا أقوى.

ويسمح ذلك بالتوسع في قطاع النقل من السيارات الكهربائية العادية إلى النقل الثقيل، والذي كان يواجه مشكلات في التحول إلى "الكهربة" للحاجة إلى التزود ببطارية ذات وزن كبير يوازي طاقتها.

موضوعات متعلقة..

اقرأ أيضًا..

المصدر..