حقق باحثون من جامعة توهوكو في اليابان تقدماً في مجال تكنولوجيا بطاريات المغنيسيوم القابلة لإعادة الشحن، من خلال تطوير نموذج أولي جديد للبطارية يعمل في درجة حرارة الغرفة. نُشرت نتائج الدراسة في مجلة Communications Materials، وتمثل خطوة مهمة نحو تطبيق تكنولوجيا تخزين الطاقة القائمة على المغنيسيوم. يوفر هذا الإنجاز اتجاهاً جديداً لتطوير تكنولوجيا تخزين طاقة مستدامة قائمة على المغنيسيوم.

يقتصر توافر موارد الليثيوم على توسع إنتاج بطاريات الليثيوم أيون، بينما يتوفر المغنيسيوم بكثرة في قشرة الأرض. يوضح الأستاذ تيتسو إيشيما: "لم يصبح المغنيسيوم مادة رئيسية للبطاريات لأن تفاعله بطيء ولا يعمل في درجة حرارة الغرفة. تخيل أن بطارية جهازك تعمل فقط في درجات حرارة قصوى – ستكون غير عملية تقريباً لحياتنا اليومية."

نجح فريق البحث في حل مشكلة بطء انتشار أيونات المغنيسيوم في درجة حرارة الغرفة من خلال تصميم مادة كاثود أكسيد غير متبلورة جديدة. يستخدم هذا الكاثود عملية تبادل أيوني بين الليثيوم والمغنيسيوم، مكوناً قنوات انتشار تتيح لأيونات المغنيسيوم الحركة بحرية أكبر. حقق هذا التصميم إدخالاً وإخراجاً عكسياً لأيونات المغنيسيوم في درجة حرارة الغرفة، مما يضع أساساً لتطبيق بطاريات المغنيسيوم القابلة لإعادة الشحن.

في اختبارات الأداء، قام الباحثون ببناء بطارية نموذجية كاملة لتقييم عملها. قال إيشيما: "صنعنا بطارية نموذجية كاملة لاختبار تشغيل هذه البطارية، ووجدنا أنها لا تزال قادرة على إطلاق طاقة كافية حتى بعد 200 دورة. هذا كافٍ لتشغيل الصمام الثنائي الباعث للضوء الأزرق باستمرار." حققت هذه البطارية تفريغاً بجهد إيجابي لأول مرة، مما يميزها عن الأبحاث السابقة.

من خلال تحليل كيميائي دقيق، أكد الفريق أن سعة البطارية ناتجة عن عملية إدخال أيونات المغنيسيوم الحقيقية، وليس عن تفاعلات جانبية. يثبت هذا الاكتشاف جدوى الكاثود الأكسيدي في دعم تشغيل بطاريات المغنيسيوم القابلة لإعادة الشحن في ظروف درجة الحرارة والضغط العادية، مما يرسي معايير تصميم المواد لتكنولوجيا تخزين الطاقة القائمة على المغنيسيوم من الجيل التالي.

يجلب تقدم تكنولوجيا بطاريات المغنيسيوم القابلة لإعادة الشحن إمكانيات جديدة لتطوير أنظمة تخزين طاقة آمنة ومستدامة. مع التحسينات المستقبلية، يمكن أن تصبح تكنولوجيا تخزين الطاقة القائمة على المغنيسيوم مكملاً مهماً في مجال تخزين الطاقة.