تستخدم نواة صلبة تشبه البلاستيك
ابتكار بطارية صوديوم تمنح 5 آلاف ساعة عمل!
أعلن مخترعون في أستراليا عن نجاحهم في تطوير بطارية صوديوم تستمر في العمل لأكثر من 5000 ساعة في الاختبارات المعملية، موضحين أنها تستخدم نواة صلبة تشبه البلاستيك بدلاً من السائل القابل للاشتعال، وهو الأمر الذي يجعل النظام بأكمله أكثر أماناً وأقل عرضة لارتفاع درجة الحرارة.
وأفاد الفريق البحثي بأن النموذج الأولي، الذي طورته «جامعة كوينزلاند»، يستهدف بنوك البطاريات لتخزين الطاقة المتجددة في الشبكات الكهربائية.
وأشار العلماء إلى أن الاستعاضة عن الليثيوم النادر بصوديوم ملح الطعام الشائع يبشر بتكاليف أقل وضغط أقل على سلاسل التوريد للعديد من البلدان.
وقاد البحث الدكتور تشينغ تشانغ، في «المعهد الأسترالي للهندسة الحيوية وتكنولوجيا النانو» التابع للجامعة، الذي يركز بحثه على بطاريات الحالة الصلبة التي تجمع بين الإلكتروليتات الأكثر أماناً والمعادن منخفضة التكلفة مثل الصوديوم.
وفي هذا السياق، نوه الخبراء إلى أن ترتيب الصوديوم يقع أسفل الليثيوم مباشرة في الجدول الدوري، لكنه أكثر وفرة وأسهل في الحصول عليه. ويجادل العديد من الباحثين الآن بأن البطاريات القائمة على الصوديوم يمكن أن تقلل من تكاليف المواد لمشاريع التخزين الكبيرة. وأوضح الدكتور تشانغ، أن معظم البطاريات تستخدم إلكتروليتاً سائلاً قابلاً للاشتعال ويمكن أن يسخن بشكل مفرط، مشيراً إلى أن الإلكتروليتات الصلبة تستبدل هذا السائل بطبقة صلبة، وهو الأمر الذي يحسن السلامة ويزيل الحاجة إلى التغليف الثقيل.
وأضاف الباحثون أن خلايا الصوديوم المعدنية التقليدية تستخدم إلكتروليتات سائلة تنمو فيها غالباً «التشعبات»، وهي أشواك معدنية صغيرة تخترق الطبقات الداخلية للبطارية.
ولفتوا إلى أن هذه الأشواك يمكن أن تسبب دائرة كهربائية قصيرة في الخلية، وتهدر الطاقة المخزنة، وفي أسوأ الحالات تشعل حرائق.
وبالتالي، ذكر الفريق أن مشكلة استخدام مادة صلبة هي أنها يجب أن تكون قوية بما يكفي لمنع نمو المعدن ومفتوحة بما يكفي من الداخل لتمرير الأيونات، مضيفاً أن العديد من المواد المرشحة إما تتصدع تحت الضغط أو تبطئ الأيونات بحيث تصبح البطارية بطيئة جداً للاستخدام الفعلي.
وأشارت الدراسة إلى أنه على عكس العديد من بطاريات الليثيوم، لا تحتاج تصميمات الصوديوم المعدني إلى الكوبالت أو النيكل في كاثوداتها، وهو الأمر الذي يقلل الضغط على سلاسل التوريد المرتبطة بمخاوف التلوث والعمالة في مناطق تعدين معينة. وبالنسبة لشبكة الطاقة التي تحتوي على ألواح شمسية وتوربينات رياح، أوضح الخبراء أن البطاريات الثابتة تساعد في تسوية الفترات التي ينخفض فيها التوليد، مضيفين أن الخلايا التي تحافظ على سعة عالية على مدى سنوات يمكن أن توضع في حزم بحجم الحاويات عند المحطات الفرعية وتمتص الكهرباء.
ونوه الباحثون إلى أنه إذا تمكنوا من الجمع بين الكفاءة في درجة حرارة الغرفة مع السلامة والعمر الافتراضي الذي تم إثباته بالفعل في المختبر، فإن بطاريات الصوديوم المعدني يمكن أن ترسخ مشاريع الطاقة المتجددة الكبيرة، وهو الأمر الذي يخفف الضغط على إمدادات الليثيوم مع الحفاظ على تدفق الطاقة النظيفة بعد غروب الشمس وأثناء فترات الهدوء.
