بطاريات الصوديوم تحقّق كفاءة بنسبة 91%.. عمرها يتجاوز 15 عامًا

تجذب بطاريات الصوديوم اهتمام العديد من الشركات العالمية، لتطوير حل فعّال لتلبية الطلب المتزايد على تخزين الكهرباء، وفق تحديثات القطاع لدى منصة الطاقة المتخصصة (مقرّها واشنطن).

أعلنت شركة ألتيك باتريز الأسترالية (Altech Batteries) أن أول نموذج أوليًا لبطارية “سيرينرجي إيه بي إس 60” أصبح متاحًا للاستعمال.

وتعمل البطارية بنجاح في معمل الاختبار التابع لشريكها في المشروع المشترك فراونهوفر آي كيه تي إس (Fraunhofer IKTS) في دريسدن بألمانيا.

ودُمج نظام تخزين الكهرباء لبطارية كلوريد الصوديوم ذات الحالة الصلبة بسعة 60 كيلوواط/ساعة في محطة اختبار مصممة خصيصًا.

ويهدف التكامل إلى تمكين دورات الشحن والتفريغ اليومية لتقييم كفاءة البطارية بصورة منتظمة، كما سيسمح بفحصها من حيث الاستقرار والأداء العام في ظل ظروف حقيقية.

مزايا بطاريات الصوديوم

لا تحتوي بطاريات الصوديوم ذات الحالة الصلبة “سيرينرجي” على الليثيوم، إنما تستعمل بدلًا من ذلك أيونات الصوديوم من ملح الطعام الشائع، ويتكون الكاثود من الملح (كلوريد الصوديوم) والنيكل.

ووفق المعلومات لدى منصة الطاقة المتخصصة، تختلف التكنولوجيا المستعملة فيها عن بطاريات أيونات الصوديوم، التي تستعمل إلكتروليت سائل، أو بطاريات كبريتيد الصوديوم.

ووفقًا لشركة ألتيك، فقد صمّمت مجموعة بطاريات أكسيد الألومنيوم والصوديوم ذات الحالة الصلبة بقدرة 60 كيلوواط/ساعة لسوق الطاقة المتجددة وتخزين شبكة الكهرباء.

وتزعم الشركة أن بطاريات الصوديوم “سيرينرجي” مقاومة تمامًا للحريق والانفجار، ولا تتعرض للهروب الحراري، وهي واحدة من أكبر المزايا مقارنةً ببطاريات الليثيوم أيون.

ويُمكن للبطاريات الجديدة -أيضًا- العمل بكفاءة بين نطاق 20 درجة مئوية تحت الصفر إلى +60 درجة مئوية، وتوفر أداءً عاليًا ومتانة بغض النظر عن درجة الحرارة المحيطة، إذ تُعد درجة حرارة قلب البطارية ذاتية الاستدامة ولا تتطلب التبريد مثل بطاريات الليثيوم أيون.

وقال الرئيس التنفيذي لشركة ألتيك، إيجي تان: “باستعمال تقنية ملح الطعام الشائعة ودون الحاجة إلى الليثيوم والنحاس والكوبالت والغرافيت والمنغنيز، يُمكن لبطارية سيرينرجي العمل في نطاق واسع من درجات الحرارة ولها عمر افتراضي يبلغ 15 عامًا، أي ضعف عمر بطاريات الليثيوم أيون”.

وأضاف: “يُمكن الآن عرض النموذج الأولي في ظل ظروف العالم الحقيقي، ما يوفر بيانات بالغة الأهمية للمشترين.. سيكون هذا الأمر لا يُقدّر بثمن، إذ تدفع ألتيك إلى الأمام بالمبيعات والتمويل لبناء أول مصنع بسعة 120 ميغاواط/ساعة”.

وأشار تان إلى أن شركة ألتيك لديها خطاب نيات لتوريد 30 ميغاواط/ساعة من منطقة شوارتز بومب الصناعية، وفق ما اطّلعت عليه منصة الطاقة المتخصصة، نقلًا عن منصة “رينيو إيكونومي” (Renew Economy).

كيف تعمل بطاريات الصوديوم؟

عند شحن بطارية “سيرينرجي”، تتدفق الإلكترونات من الطرف الموجب إلى الطرف السالب.

وتهاجر أيونات الصوديوم من الملح (كلوريد الصوديوم) عبر القطب الكهربائي السيراميكي الصلب نحو الطرف السالب، وتلتصق أيونات الكلوريد المتبقية بالنيكل لتكوين كلوريد النيكل في وسط الكاثود.

ويشكّل الصوديوم طبقة أنود منصهرة على الجانب الخارجي من الأنبوب السيراميكي، ويتلامس مع العلبة الفولاذية، وتُشحن البطارية بالكامل.

وفي أثناء التفريغ، تتدفق الإلكترونات للخلف، ويتأكسد الصوديوم المنصهر إلى أيونات الصوديوم، وينتقل مرة أخرى عبر الأنبوب السيراميكي الصلب لتكوين كلوريد الصوديوم، ويُختزل كلوريد النيكل مرة أخرى إلى نيكل معدني، وفق المعلومات التي اطّلعت عليها منصة الطاقة المتخصصة، نقلًا عن منصة “إنتريستينغ إنجينيرينغ” (Interesting Engineering).

وبفضل سعة الطاقة التي تبلغ نحو 110-130 واط/كغم، تنافس بطاريات “سيرينرجي” بطاريات فوسفات الحديد والليثيوم، التي تصل سعتها إلى 90-110واط/كغم.

كما أن أوقات الشحن والتفريغ التي تتراوح بين 4 و6 ساعات تجعلها مناسبة بصورة مثالية لتطبيقات تخزين شبكة الكهرباء.

وتتكون مجموعة بطاريات “إيه بي إس 60” من 240 خلية “سيرينرجي”، كل منها بقدرة 2.58 فولت.

حل مثالي

يعتقد المشروع المشترك أن بطاريات الصوديوم مناسبة بصورة مثالية لتخزين شبكة الكهرباء أو قطاع الطاقة طويلة الأمد؛ إذ لا تكون هناك حاجة إلى طاقة عالية جدًا في مدّة زمنية قصيرة، مثل السيارات الكهربائية كثيفة استهلاك الطاقة.

واختبر برنامج الاختبار في دريسدن 497 خلية بطارية فردية، عند درجة حرارة تشغيلية تبلغ 300 درجة مئوية.

وبعد 500 دورة، أظهرت الخلايا سعة تفريغ ثابتة تبلغ 80 أمبير، وكفاءة تصل إلى 91%، بحسب ما أكدته شركة ألتيك.

وظلّت طاقة التفريغ والسعة مستقرة دون أي مؤشر على حدوث تدهور عبر 500 دورة، وظل متوسط جهد التفريغ ثابتًا طوال الاختبارات.

وتُعد بطاريات أيون الصوديوم بديلًا موثوقًا لليثيوم؛ وتتمثل ميزة الصوديوم في أن المعدن أرخص وأسهل في الحصول عليه، وتحتفظ بطاريات الصوديوم بشحنتها لمدّة أطول بكثير من بطاريات الليثيوم أيون.

ولكن مثل جميع التقنيات الناشئة، فإن لها أيضًا مشكلاتها؛ إذ تُعد بطاريات أيون الصوديوم أقل كثافة من حيث الطاقة من بطاريات الليثيوم أيون، وتتطلّب مساحة ومواد أكبر لتخزين كمية الشحن نفسها.

وتُعد بطاريات الحالة الصلبة بديلًا أخف وزنًا وأسرع في إعادة الشحن وأكثر أمانًا من الإلكتروليتات السائلة، ولكن حتى الآن لم يتمكن أحد من تقديمها على أساس تجاري.

موضوعات متعلقة..

اقرأ أيضًا..