باحثون امريكيون يطورون بطارية عالية الكفاءة وأرخص من البطاريات التجارية

طور باحثون فى جامعة ولاية واشنطن والمختبر الوطنى شمال غرب المحيط الهادى بطارية تعمل بأيونات الصوديوم بكفاءة تضاهى بطارية أيونات الليثيوم التجارية، ويمثل ذلك حلًا فعالًا لتقليل تكلفة تقنيات البطارية بسبب توفر عنصر الصوديوم وانخفاض تكلفته.

وقدمت البطارية التى طورها الباحثون أفضل نتائج لبطارية صوديوم حتى الآن، إذ امتازت بسعتها التى تنافس بطاريات الليثيوم وقابليتها لإعادة الشحن والاحتفاظ بنحو 80% من كفاءتها بعد 1000 دورة شحن، وقاد البحث يوهى لين، الأستاذ فى جامعة ولاية واشنطن، ونشر فى دورية إيه سى إس إنرجى ليترز.

وقال د. إيمرى جوياك، مدير قسم تخزين الطاقة فى المختبر الوطنى شمال غرب المحيط الهادى أن البحث الجديد يمثل تطورًا كبيرًا لبطاريات الصوديوم، ويدعم الجهود الرامية لإحلال هذه البطاريات محل بطاريات الليثيوم فى تطبيقاتٍ عديدة.

وتستخدم بطاريات الليثيوم حاليًا فى مجالات عديدة، مثل الهواتف النقالة والحواسيب اللوحية والمركبات الكهربائية. لكن المشكلة تكمن فى المواد المستخدمة فى صناعتها، مثل الكوبالت والليثيوم، وهى مواد نادرة وباهظة الثمن ويوجد أغلبها خارج الولايات المتحدة الأمريكية، وكلما زاد الطلب على المركبات الكهربائية ووحدات تخزين الكهرباء، تزداد تكلفة هذه المواد ويصعب الحصول عليها.

وتمتاز بطاريات الصوديوم بانخفاض تكلفة الصوديوم المستخدم فى صناعتها وتوفره بكثرة فى القشرة الأرضية والمحيطات، لكن فى المقابل يعيبها انخفاض سعتها بالمقارنة مع بطاريات الليثيوم بالإضافة إلى صعوبة إعادة شحنها ما يجعلها غير مناسبة لتخزين الطاقة، ويعود السبب فى ذلك إلى ترسب بلورات الصوديوم غير النشطة على الأقطاب الكهربائية.

ولهذا طور الباحثون قطبًا كهربائيًا متعدد الطبقات مصنوع من أكسيد معدنى وسائل إلكتروليتى يتضمن أيونات صوديوم إضافية تتفاعل بصورةٍ أفضل مع القطب الكهربائى وتتحرك باستمرار ما يمنع تراكم البلورات غير النشطة عليه فيستمر إنتاج الكهرباء دون عوائق.

وقال يوهى لين أن البحث أوضح العلاقة الوثيقة بين تركيب القطب الكهربائى وتفاعل سطحه مع الإلكتروليتات، وساعد تغليف سطح القطب الكهربائى فى البطارية التى طورها الفريق فى تقديم أفضل نتائج ممكنة، ويجرى الباحثون حاليًا مزيدًا من الدراسات لتحسين تصميم البطارية ما يمهد الطريق نحو تطوير بطاريات صوديوم عملية قد تصبح البديل الفعال لبطاريات الليثيوم.