بطاريات جديدة أكثر كفاءة ومقاومة للحرارة

بطاريات جديدة أكثر كفاءة ومقاومة للحرارة

تزداد حصة الطاقة من المصادر المتجددة باستمرار في ألمانيا. في بداية عام 2020 ولأول مرة على الإطلاق، تمكنت الطاقة المتجددة من تغطية أكثر من نصف الكهرباء المستهلكة في ألمانيا. ولكن كلما أصبحت مصادر الطاقة المتجددة أكثر أهمية، كلما زادت الحاجة إلى تخزين الكهرباء المنتجة بهذه الطريقة.

يمكن بعد ذلك أيضًا استخدام الطاقة الخضراء عندما لا تشرق الشمس على الألواح الشمسية أو عندما لا يكون هناك تدفق هواء يقود توربينات الرياح. لتحقيق ذلك، لا غنى عن أجهزة تخزين الطاقة المناسبة.

قام باحثون في جامعة فريدريش شيلر جينا (ألمانيا) مؤخرًا بتطوير إلكتروليتات بوليمر جديدة واعدة لبطاريات تدفق الأكسدة والاختزال، وهي مرنة وفعالة وصديقة للبيئة. لقد أبلغوا عن نجاحهم في العدد الحالي من المجلة البحثية الشهيرة Advanced Energy Materials.

إمكانات هائلة لبطاريات تدفق الأكسدة والاختزال

تُستخدم المادة الجديدة التي طورها الكيميائيون في Jena في ما يسمى بطاريات تدفق الأكسدة والاختزال.

يقول الأستاذ الدكتور أولريش “في هذا النوع من البطاريات، يتم إذابة مكونات تخزين الطاقة في مذيب وبالتالي يمكن تخزينها في مكان لامركزي ، مما يسمح بتوسيع نطاق البطارية حسب الحاجة، من بضعة مليلتر إلى عدة أمتار مكعبة من محلول الإلكتروليت”. شوبرت من مركز الطاقة والكيمياء البيئية جينا (CEEC Jena) في جامعة فريدريش شيلر.

بفضل هذه المرونة، تتمتع بطاريات تدفق الأكسدة عمومًا بإمكانية كبيرة لتصبح وسيلة مهمة لتخزين الطاقة في المستقبل. ومع ذلك، فقد عانوا حتى الآن من نقطتي ضعف حالتا دون انتشار استخدامها. الأول هو الاستخدام المتكرر لأملاح المعادن الثقيلة الخطرة والسامة بيئياً، مثل الفاناديوم المذاب في حامض الكبريتيك، كإلكتروليتات. كانت المشكلة الأخرى هي تقييد البطاريات لدرجة حرارة عمل قصوى تبلغ 40 درجة مئوية، مما استلزم استخدام نظام تبريد متطور. بمساعدة المادة الجديدة، تم حل هاتين المشكلتين.

أنظف وأكثر مقاومة للحرارة وأكثر كفاءة

يوضح شوبرت: “لقد صممنا نوعًا جديدًا من البوليمر القابل للذوبان في الماء ، مما يجعله مناسبًا للاستخدام في إلكتروليت مائي، ويحتوي على الحديد، مما يوفر القدرة على تخزين الكهرباء”. “في الوقت نفسه، يمكن للبوليمر التعامل مع درجة حرارة أعلى بكثير تصل إلى 60 درجة مئوية، بحيث يتم التخلص من النفقات الإضافية لإدارة درجة الحرارة الحساسة.” بالإضافة إلى ذلك، خلال اختباراتهم مع النظام الجديد، اكتشف باحثو Jena أنه يعمل أيضًا بشكل أكثر كفاءة من سابقيه.

هذا يعني أنه يمكن تخزين الكهرباء في محلول مائي غير خطير، ثم يتم تخزينه مؤقتًا في خزانات، ويمكن استخدام الكهرباء الموجودة في البطارية مرة أخرى في اليوم التالي دون خسائر كبيرة أو جهد إضافي. يمكن أيضًا استخدام أنظمة من هذا النوع في المناطق الأكثر دفئًا ، مثل إفريقيا أو الهند أو البرازيل.

يقول شوبرت “من خلال تحسين وسط تخزين الطاقة، نعتقد أن بطارية تدفق الأكسدة والاختزال في وضع جيد مرة أخرى لتقديم مساهمة مهمة كتقنية تخزين الطاقة في المستقبل”. “ويظهر تطورنا مرة أخرى الأهمية الكبيرة للبوليمرات الجديدة لتطوير طرق تخزين مبتكرة.”

يمكن قراءة المزيد من الابتكارات والاختراعات المختلفة من خلال الضغط هنا

للاطلاع على المزيد من المواضيع وأبرز المقالات عبر موقع سجلات الأردن اضغط هنا