“معجزة” الصين تذهل العالم باختراع بطاريات مائية جديدة تفوق الخيال ستنقل العالم لمرحلة مختلفة في مجال الطاقة

ثورة في عالم الطاقة: بطاريات مائية صينية تُنهي هيمنة الليثيوم وتُنقذ صناعة السيارات الكهربائية

الميدان اليمني – تقنية

هزّ اختراع صيني ثوري عالم الطاقة، حيث نجح علماء صينيون في تطوير بطاريات مائية تفوق جميع أنواع البطاريات المعروفة اليوم، بما في ذلك بطاريات الليثيوم التي تُهيمن على صناعة السيارات الكهربائية.

وصف خبراء هذا الاختراع بـ”المعجزة” لقدرته على توفير حلول آمنة وفعالة للتخزين الكهربائي، ممّا قد يُنهي هيمنة بطاريات الليثيوم التي تُعاني من مخاطر السلامة وحرائق البطاريات.

بطاريات مائية
طوّر علماء صينيون بطاريات مائية تزيد كثافتها بواقع الضعف -تقريبًا- على بطارية الليثيوم التقليدية، ما قد يفتح الباب أمام استعمال هذا النوع الأول من البطاريات في السيارات الكهربائية، حسبما أوردت دورية نيتشر (nature) العلمية.

وتلامس كثافة الطاقة الخاصة ببطارية مائية تعتمد -أساسًا- على عنصري اليود والبروم، 1200 واط/ساعة/لتر، مقارنة بكثافة بطاريات الليثيوم غير المائية التقليدية البالغة كثافتها 700 واط/ساعة/لتر، بحسب ما قاله فريق البحث التابع للأكاديمية الصينية للعلوم.

وقال الباحثون، إن البطارية التي توصلوا إليها تُعد أكثر أمانًا من نظيراتها بطاريات الليثيوم غير المائية التي تتسم بكونها قابلة للاشتعال بدرجة عالية.

وأظهرت البطارية المائية الجديدة إمكانات واعدة لتطوير الجيل التالي من بطاريات مائية قابلة لإعادة الشحن وآمنة وعالية الكثافة، وفق ما أكده الباحثون

مميزات ثورية لبطاريات الماء:
● كثافة طاقة هائلة: تفوق كثافة طاقة بطاريات الماء الجديدة كثافة بطاريات الليثيوم التقليدية بضعف تقريبًا، ممّا يعني قدرتها على تخزين المزيد من الطاقة في نفس الحجم والوزن.

● أمان فائق: تُعدّ بطاريات الماء أكثر أمانًا بكثير من بطاريات الليثيوم، حيث لا تُشكل خطر الاشتعال أو الانفجار، ممّا يُقلّل من مخاطر الحوادث ويُعزّز السلامة العامة.

● تكلفة مُنافسة: تُشير التوقعات إلى أنّ تكلفة بطاريات الماء ستكون مُنافسة لبطاريات الليثيوم، ممّا يجعلها خيارًا اقتصاديًا مُجديًا لتطبيقات واسعة النطاق.

● إمكانات هائلة للتطوير: يُعتقد أنّ بطاريات الماء تمتلك إمكانات هائلة للتطوير، ممّا يُمكن أن يُؤدّي إلى زيادة كثافة طاقتها وتحسين أدائها بشكل أكبر في المستقبل.

توسيع نطاق التطبيقات
قال مؤلف البحث، البروفيسور في معهد داليان للفيزياء الكيميائية في الصين، لي شيان فنغ: “ربما تٌسهم النتائج التي توصلنا إليها في توسيع تطبيقات البطاريات المائية في مجال بطاريات الكهرباء”.

وتُعد بطاريات الليثيوم النوع المعياري المستعمل على نطاق واسع عالميًا، نظرًا إلى كثافة طاقتها العالية، وتحتوي تلك البطاريات على إلكتروليت غير مائي -مكون يسمح للبطارية بالشحن والتفريغ- قابل للاشتعال.

البطاريات المائية سابقا قبل تطويرها:
في المقابل تتألف البطاريات المائية من إلكتروليت مائي لا يُشكل مخاطر السلامة نفسها التي يشكلها نظيره في بطاريات الليثيوم، ومع ذلك فإن هذا النوع من البطاريات يحتوي عادةً على كثافة طاقة أقل بكثير -كمية الكهرباء التي تحملها البطارية قياسًا بوزنها أو حجمها- مقارنةً بالبطاريات غير المائية التي تقل كثافتها عن 200 واط/ساعة/ لتر، وفق فريق البحث.وقال الباحثون، إن كثافة الطاقة المنخفضة تلك جعلت البطاريات المائية “مقنعة فقط لأنظمة تخزين الكهرباء الثابتة على نطاق واسع”.

ولمواجهة هذه المشكلة، طوّر الفريق إلكتروليت قائم على البروم واليود، ولديه القدرة على التغلب على مشكلات كثافة الطاقة تلك.

وعند تجميعها في بطارية ذات أنود قائم على الكادميوم، وجدوا أن البطارية “تعمل بصورة مستمرة لأكثر من 300 دورة” من الشحن والتفريغ، بكفاءة طاقة تصل إلى 78%.

تمديد دورة الحياة 1000 مرة
حينما اختبر العلماء الإلكتروليت الخاص بهم الذي يعتمد على أنود الفاناديوم، وجدوا أنه من الممكن تمديد دورة حياة البطاريات إلى 1000 دورة، ما يَنتُج عنه استقرار كبير في الأداء التشغيلي.

ولاحظ الباحثون -كذلك- أن كثافة الطاقة في بطارياتهم “تجاوزت حتى كثافة بعض مواد الأقطاب الكهربائية الصلبة”، ويمكن مقارنتها من حيث التكلفة ببطاريات الليثيوم التقليدية.واختتم الباحثون تصريحاتهم بقولهم: “تسلط جهودنا الضوء على حقيقة مفادها بأن البطاريات المائية الآمنة ذات كثافة الطاقة العالية ممكنة، ما يوفر خيار تطوير لتخزين الكهرباء على نطاق الشبكة، بل وحتى السيارات الكهربائية”

آفاق واسعة لتطبيقات ثورية:
● ثورة في صناعة السيارات الكهربائية: تُتيح بطاريات الماء تصنيع سيارات كهربائية أكثر أمانًا وفعالية وكفاءة، ممّا قد يُساهم في تسريع عملية التحول العالمي نحو الطاقة النظيفة.

● تخزين الطاقة المتجددة: تُمكن بطاريات الماء من تخزين الطاقة المتجددة مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية بكفاءة عالية، ممّا يُعزّز الاعتماد على مصادر الطاقة النظيفة ويُقلّل من الاعتماد على الوقود الأحفوري.

● توفير طاقة احتياطية للمنازل: تُمكن بطاريات الماء من توفير طاقة احتياطية للمنازل في حالات انقطاع التيار الكهربائي، ممّا يُعزّز أمن الطاقة ويُحسّن جودة الحياة.

● تطوير الأجهزة الإلكترونية: تُمكن بطاريات الماء من تطوير أجهزة إلكترونية أكثر كفاءة وفعالية، مثل الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة.

خطوة هائلة نحو مستقبل مستدام:
يُعدّ هذا الاختراع الصيني ثورة حقيقية في عالم الطاقة، ويُمثل خطوة هائلة نحو مستقبل أكثر استدامة وأمانًا.