طالب دكتوراه في جامعة تكساس إيه آند إم يطور بطارية بوليمرية تتحمل 50 درجة مئوية تحت الصفر

أخبار ar.wedoany.com، قدمت جايبل برانادا (Jaybelle Pranada)، طالبة الدكتوراه في جامعة تكساس إيه آند إم (Texas A&M University)، خلال ندوة "تحفيز الطاقة من أجل التميز في التعليم" (C3E) التي عُقدت في جامعة ولاية أريزونا (Arizona State University) في أبريل الماضي، مشروعًا بحثيًا يهدف إلى تطوير كيمياء بديلة للبطاريات قادرة على العمل في درجات حرارة منخفضة. تُنظم هذه الندوة سنويًا من قبل وزارة الطاقة الأمريكية لاختيار الطلاب المشاركين في حلول الطاقة النظيفة على المستوى الوطني. ومن بين ما يقرب من 100 عمل مقدم على المستوى الوطني، احتل مشروع برانادا المرتبة الخامسة.

يركز البحث على تطوير نماذج حسابية لاستكشاف كيمياء بديلة للبطاريات قد تكون أكثر ملاءمة للبيئات شديدة البرودة. بدأ الفريق البحثي بدراسة بطاريات الليثيوم أيون التقليدية، ووجد أن المشكلة الرئيسية تكمن في عدم تحقيق الأداء المتوقع عندما تنخفض درجة الحرارة عن 32 درجة فهرنهايت (صفر درجة مئوية) أو ترتفع عن 212 درجة فهرنهايت (100 درجة مئوية). فعند انخفاض درجة الحرارة عن 32 درجة فهرنهايت، تتباطأ العمليات الكهروكيميائية المسؤولة عن تخزين وإطلاق الطاقة في بطاريات الليثيوم، وقد ينخفض الأداء في البيئات شديدة البرودة إلى درجة توقف البطارية عن العمل، مما يجعلها غير موثوقة للاستخدام في المهام الفضائية التي قد تتعرض لظروف قاسية.

ولمعالجة هذه المشكلة، يدرس مشروع برانادا أنظمة تخزين الطاقة العضوية وغير العضوية، بهدف تحديد تصميمات البطاريات القادرة على العمل في ظروف حرارية قاسية. تساعد النماذج الحسابية المطورة الفريق على فهم مزايا وقيود الحلول الناشئة، وتقييم التطبيقات المستقبلية، وتحديد طرق التحسين. يرى الفريق البحثي أنه يمكن التغلب على قيود بطاريات الليثيوم باستبدالها بمواد جديدة، ويقترح استخدام بوليمرات بديلة قادرة على العمل في درجات حرارة تصل إلى 50 درجة مئوية تحت الصفر. تُعرف هذه البطاريات باسم البطاريات البوليمرية، وهي مصنوعة من مواد اصطناعية يمكن تصنيعها ودراستها بسهولة في المختبرات. تم اختبار هذه المواد في بيئات متنوعة تتراوح بين أبرد شتاء في ألاسكا وأشد صيف حرارة في أريزونا. بمجرد تسليم التكنولوجيا الناتجة عن هذا البحث، ستعود بالفائدة على قطاعات السيارات الكهربائية والدفاع وتخزين الطاقة واستكشاف الفضاء.

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