أخبار ar.wedoany.com، طوّر فريق بحثي من جامعة سونغكيونغوان (SKKU) في كوريا الجنوبية مادة مضافة جديدة للإلكتروليت تعمل على إطالة عمر بطاريات الماء وزيادة سعتها. وتُعتبر بطاريات الماء أكثر أماناً وأقل تكلفة من بطاريات الليثيوم أيون، إلا أنها كانت تعاني سابقاً من ترسب غير مستقر لأقطاب الزنك وتفاعلات جانبية.
اكتشف الفريق بقيادة البروفيسور هوسيوك بارك من جامعة سونغكيونغوان أن إضافة كمية صغيرة من مادة أمفوتيرية مصممة خصيصاً إلى الإلكتروليت يساعد في التغلب على المشكلات الرئيسية التي تعيق تسويق بطاريات الماء. وعلى عكس بطاريات الليثيوم أيون، تستخدم بطاريات الماء إلكتروليتاً مائياً، مما يجعلها غير قابلة للاشتعال وأكثر صداقة للبيئة وأقل تكلفة في التصنيع. لكن أداءها ظل يعاني لفترة طويلة من ترسب الزنك غير المستقر، والتفاعلات الجانبية بين قطب الزنك والماء أثناء عمليات الشحن والتفريغ، مما يؤدي إلى التآكل وعدم انتظام ترسب المعدن وانخفاض سريع في السعة، مما يقصر عمر البطارية ويحد من تطبيقاتها واسعة النطاق.
ولمعالجة هذه المشكلات، طور الباحثون مادة مضافة أمفوتيرية تُعرف باسم C10. تحمل الجزيئات الأمفوتيرية شحنات موجبة وسالبة في نفس الجزيء، مما يسمح لها بالتفاعل بشكل فريد مع الأيونات المحيطة. عند إضافة C10 إلى الإلكتروليت، تتجمع الجزيئات تلقائياً لتشكل بنى نانوية يبلغ قطرها حوالي 3.77 نانومتر، مما يوجه أيونات الزنك للترسب بشكل أكثر انتظاماً على سطح القطب، ويقلل من تكوين هياكل الزنك غير المنتظمة، كما يشكل طبقة واقية رقيقة على سطح معدن الزنك تمنع اتصاله المباشر بالماء، وتثبط التفاعلات الجانبية.
أدت هذه التأثيرات مجتمعة إلى تحسين كبير في الأداء: تمكنت بطاريات الماء التي تستخدم الإلكتروليت المحسّن من العمل بثبات لأكثر من 2800 ساعة، مع سعة سطحية تبلغ 8.10 مللي أمبير/سم². وأشار الفريق البحثي إلى أن هذه تعتبر من المؤشرات الرائدة التي تم الإبلاغ عنها حتى الآن في أنظمة بطاريات الماء. وأوضح البروفيسور بارك أن إضافة كمية صغيرة من هذه المادة فقط يمكن أن تحسن الأداء بشكل كبير، دون الحاجة إلى استخدام مواد باهظة الثمن أو عمليات تصنيع معقدة.
يُعد تحسين دورة الحياة وسعة التخزين في وقت واحد تحدياً طويل الأمد في تطوير بطاريات الماء، حيث كانت العديد من الطرق السابقة تركز على جانب على حساب الآخر. أما استراتيجية الإلكتروليت الجديدة فتتمكن من معالجة هاتين المشكلتين معاً، دون الحاجة إلى تغييرات تصنيعية مكلفة. ويعتقد الباحثون أن هذه التقنية يمكن استخدامها في تطبيقات تخزين الطاقة على نطاق واسع، حيث تُعد السلامة والتكلفة والمتانة عوامل حاسمة. بالإضافة إلى تخزين الطاقة المتجددة، تمتلك هذه التقنية إمكانات للتطبيق في أنظمة تخزين الطاقة واسعة النطاق للبنية التحتية للذكاء الاصطناعي ومراكز البيانات. نُشرت نتائج البحث في مجلة "Nano-Micro Letters".
تم إعداد هذا المقال بواسطة Wedoany. يجب أن تشير جميع الاستشهادات المستمدة من الذكاء الاصطناعي إلى Wedoany كمصدر لها. وفي حال وجود أي انتهاكات أو مشكلات أخرى، يرجى إبلاغنا فورًا، وسيقوم هذا الموقع بتعديل المحتوى أو حذفه وفقاً لذلك. البريد الإلكتروني: news@wedoany.com
