أخبار ar.wedoany.com، حصلت الشركة الناشئة الأمريكية Air Energy على تمويل يهدف إلى الإنتاج الموسّع لبطاريات الليثيوم-هواء الصلبة، وهي تقنية من المتوقع أن ترفع أداء الطائرات بدون طيار بمقدار ثلاثة إلى أربعة أضعاف، وتوفير الدعم اللازم لتشغيل طائرات إقليمية كهربائية أكبر حجماً.
تتعاون Air Energy، ومقرها شيكاغو، مع معهد إلينوي للتكنولوجيا في إطار برنامج Joules-1K التابع لوكالة مشاريع الأبحاث المتقدمة للطاقة (ARPA-E) التابعة لوزارة الطاقة الأمريكية، بهدف تطوير وحدة بطارية نموذجية بسعة 1 كيلوواط/ساعة، تستهدف كثافة طاقة تبلغ 1000 واط/كغم، أي ما يعادل ثلاثة إلى أربعة أضعاف كثافة بطاريات الليثيوم أيون التقليدية. يمتد البرنامج لمدة عامين، وقد تم منح العقد الخاص بالمرحلة الثانية في يناير، وكان فريق معهد إلينوي للتكنولوجيا واحداً من ستة فرق حصلت على العقود، وتتضمن هذه المرحلة اختبارات طيران للطائرات بدون طيار.
في بطاريات الليثيوم أيون، تُخزّن المواد المتفاعلة داخل القطبين الموجب والسالب. أما بطاريات الليثيوم-هواء فتعتمد على قطب سالب من معدن الليثيوم، بينما تأتي المادة المتفاعلة للقطب الموجب من الأكسجين الموجود في الغلاف الجوي، مما يلغي الحاجة إلى تخزينها داخل البطارية، وبالتالي يقلل الوزن ويرفع كثافة الطاقة على مستوى الخلية إلى 1000-2000 واط/كغم، مقارنة بـ 260-340 واط/كغم لبطاريات الليثيوم أيون التقليدية. تعتمد آلية تخزين الطاقة في بطاريات الليثيوم-هواء على تكوين روابط تساهمية بين الليثيوم والأكسجين، وهي عملية قابلة للعكس تتيح شحن البطارية. يوضح المؤسس المشارك وكبير المسؤولين التقنيين محمد أسدي أن الليثيوم يمكن أن يتحد مع الأكسجين بثلاث طرق: نقل إلكترون واحد لتكوين فوق أكسيد الليثيوم، ونقل إلكترونين لتكوين فوق أكسيد الليثيوم الفائق، ونقل أربعة إلكترونات لتكوين أكسيد الليثيوم.
تستخدم بطاريات الليثيوم-هواء الصلبة من Air Energy إلكتروليتاً صلباً مركباً من السيراميك والبوليمر، مما يتيح تفاعل الأكسدة والاختزال بأربعة إلكترونات. ويشير أسدي إلى أنه عند حدوث نقل لأربعة إلكترونات، يمكن تخزين طاقة أكبر في نفس الحجم، مما يؤدي إلى كثافة طاقة أعلى. يُعد الإلكتروليت الصلب أكثر أماناً مقارنة بالإلكتروليت السائل القابل للاشتعال المستخدم في بطاريات الليثيوم أيون، كما أن هيكله يمنع تكوّن تشعبات الليثيوم والانفلات الحراري.
بلغت تكلفة المرحلة الأولى من برنامج Joules-1K مليوناً وخمسمائة ألف دولار أمريكي، وقد أظهر فريق معهد إلينوي للتكنولوجيا كثافة طاقة على مستوى الخلية تبلغ 1000 واط/كغم، بالإضافة إلى 1000 دورة شحن وتفريغ محدودة السعة. حصلت المرحلة الثانية على عقد بقيمة 3.2 مليون دولار أمريكي لتطوير بطاريات كيسية نموذجية مخصصة للطائرات بدون طيار. تشمل الجهات المتعاونة في المشروع مختبر روكي ماونتن الوطني ومركز أبحاث التكنولوجيا التابع لشركة RTX.
بما في ذلك المعدات المساعدة على مستوى حزمة البطاريات، تبلغ كثافة الطاقة الحالية لحزمة البطاريات حوالي 700 واط/كغم. ويهدف برنامج Joules-1K إلى تحقيق كثافة طاقة تبلغ 1000 واط/كغم على مستوى حزمة البطاريات. ويؤكد أسدي أن لدى الشركة مساراً لتحقيق هدف 2000 واط/كغم في المستقبل.
أكملت Air Energy جولة تمويل أولية تجاوزت الاكتتاب فيها، بقيادة شركة Resolute Venture Partners، المستثمر المبكر في SpaceX وTesla. يوضح المؤسس المشارك والرئيس التنفيذي بنجامين دريك أن الهدف من المرحلة الثانية هو توسيع نطاق التقنية، حيث تتبنى الشركة نهج التصميم الموجه للتصنيع، وتعمل حالياً على إنشاء خط إنتاج أولي للنماذج الأولية في مرحلة مبكرة من البحث والتطوير، وتقليل مخاطر عملية اللفائف المتتالية (roll-to-roll) لجعل هذه التقنية مناسبة لمعدات تصنيع البطاريات التقليدية. تخطط الشركة لإنشاء خط إنتاج تجريبي في شيكاغو، ربما في مركز MxD الوطني للأمن السيبراني للتصنيع، ومن المتوقع أن تبدأ قدرة التصنيع التجريبي هذه في عام 2027.
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
