معهد العلوم الجزيئية الياباني يطور إلكتروليتًا جديدًا لحل معضلة بطاريات الفلور

أخبار ar.wedoany.com، طوّر فريق بحثي من معهد العلوم الجزيئية التابع للمعاهد الوطنية للعلوم الطبيعية (Institute for Molecular Science at the National Institutes of Natural Sciences) – وهو مؤسسة جامعية وطنية يابانية مشتركة – تصميمًا جديدًا للإلكتروليت، مما أدى إلى حل العقبة الرئيسية في أداء بطاريات الفلور المتدفقة (FSB).

تعاني بطاريات الليثيوم أيون من مشكلة التدهور الطبيعي، كما أن المعادن التي تعتمد عليها تتطلب استخراجًا عبر عمليات عالية الاستهلاك للطاقة. وتُعد بطاريات الفلور المتدفقة تقنية بديلة من الجيل التالي، حيث تتميز بكثافة طاقة عالية للغاية ويمكن تصنيعها من مواد رخيصة ومتوفرة بكثرة. وعلى عكس بطاريات الليثيوم أيون التي تنقل الأيونات الموجبة، تعمل بطاريات FSB على تخزين وإطلاق الطاقة من خلال تدفق أيونات الفلور بين الأقطاب الكهربائية.

يتمثل التحدي الرئيسي الذي تواجهه هذه التقنية في صعوبة تحفيز تفاعل الفلورة مقارنة بتفاعل إزالة الفلور. وغالبًا ما يصاحب عملية الفلورة تفاعلات جانبية غير مرغوب فيها وعمليات غير عكوسة، مما يؤدي إلى تدهور أداء البطارية. وبعد تحليل الأسباب، صمم الفريق البحثي حلاً إلكتروليتيًا يتمثل في رباعي فلوروبورات البوتاسيوم (KBF4). وباعتباره معدنًا رخيصًا ومتوفرًا ومستقرًا كيميائيًا، يعمل KBF4 كمصدر للفلور في التفاعلات الكيميائية.

أظهرت التجارب أن KBF4 يزيد من قابلية ذوبان أملاح الفلور ويغير حالة أيونات الفلور في الإلكتروليت. اختبر الباحثون الإلكتروليت الجديد وأثبتوا أنه يتمتع باستقرار كهروكيميائي عالٍ، وتمكنوا من ملاحظة تفاعلات الفلورة وإزالة الفلور العكوسة بنجاح باستخدام تقنيات مثل مطيافية الأشعة السينية الضوئية الإلكترونية. ويرى الفريق البحثي أن KBF4 قادر على التحكم بفعالية في نشاط أيونات الفلور داخل البطارية، وهو مادة مضافة منخفضة التكلفة ومتينة كيميائيًا.

نُشرت الورقة البحثية ذات الصلة بعنوان "الفلورة المحفزة بواسطة رباعي فلوروبورات البوتاسيوم في إلكتروليتات رباعي جلايم لبطاريات الفلور المتدفقة" (Facilitated fluorination by potassium tetrafluoroborate in tetraglyme electrolytes for fluoride shuttle batteries) في مجلة ACS Applied Energy Materials. ويخطط الفريق لإجراء المزيد من الدراسات لفهم آلية عمل هذه التقنية بشكل أعمق.

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