تصميم أقطاب كهربائية جديد من فراونهوفر الألماني يرفع كثافة طاقة البطاريات بنسبة تصل إلى 15%

أخبار ar.wedoany.com، طوّر اتحاد بحثي تقوده جمعية فراونهوفر لأنظمة الطاقة الشمسية (Fraunhofer ISE) أقطاباً كهربائية للبطاريات بسماكة أكبر، ما أدى إلى رفع كثافة الطاقة على مستوى الخلية بنسبة تتراوح بين 10% و15% دون زيادة في وزن الخلية.

وقد تحقق فريق البحث من هذا الحل في خلايا أيونات الليثيوم وأيونات الصوديوم وأيونات الزنك، كما أنتج نماذج أولية لخلايا ليثيوم أيون بكيس مرن.

وأوضحت جمعية فراونهوفر لأنظمة الطاقة الشمسية أن بنية الخلية الجديدة روعي فيها الإنتاج واسع النطاق مستقبلاً منذ مرحلة البحث والتطوير. فمقارنةً بأنظمة الطلاء الرطب الأكثر تطوراً حالياً، تنخفض درجة التعقيد التقني في خط إنتاج الأقطاب بشكل ملحوظ، ما يقلل التكاليف الرأسمالية؛ كما تنخفض التكاليف التشغيلية نظراً لاحتياجها إلى مساحة وطاقة أقل. وترى الجمعية أن هذه التقنية تتيح إمكانية إنشاء مرافق إنتاج خلايا البطاريات محلياً في ألمانيا، لا سيما للشركات الصغيرة والمتوسطة.

وقال أوليفر فيتز (Oliver Fitz)، رئيس فريق تقنية خلايا البطاريات في الجمعية، إن الباحثين رفعوا سماكة طلاء الأقطاب من المستوى المعتاد البالغ 100 إلى 200 ميكرومتر ليصل إلى 800 ميكرومتر كحد أقصى. وبعد زيادة سماكة الأقطاب، ينخفض عدد مجمعات التيار المطلوبة داخل الخلية، ما يوفر مساحة ووزناً أكبر للمواد الفعالة لتخزين الطاقة.

وبذلك، لا تحتوي خلايا البطاريات المنتجة على مواد بيرفلورو وكيل متعدد الفلور (PFAS)، كما لا تُستخدم مذيبات سامة في عملية التصنيع. وPFAS هي فئة واسعة من المواد الكيميائية الاصطناعية شديدة الثبات في البيئة، وغالباً ما تُسمى "المواد الكيميائية الأبدية".

وقد أُنجز تصميم الأقطاب والخلايا ضمن ثلاثة مشاريع، هي: "VORAN – Innovative Sodium-Ion Battery Storage for Stationary and Mobile Applications" (VORAN – تخزين مبتكر ببطاريات أيونات الصوديوم للتطبيقات الثابتة والمتنقلة)، و"INFAB – Zinc-Ion Batteries for Stationary Energy Storage – Manufacturing and Assembly" (INFAB – بطاريات أيونات الزنك لتخزين الطاقة الثابت – التصنيع والتجميع)، و"WinZIB2 – Globally Deployable, Innovative Zinc-Ion Battery System" (WinZIB2 – نظام بطاريات أيونات الزنك المبتكر القابل للنشر عالمياً).

وتشمل شركاء المشروع كلاً من Acp systems وHelmut Hechinger ومعهد أبحاث الخلايا الكهروضوئية بجامعة شتوتغارت (ipv)، ومعهد كارلسروه للتكنولوجيا/معهد أولم التابع لجمعية هيلمهولتز.

وقال أندرياس بيت (Andreas Bett)، رئيس جمعية فراونهوفر لأنظمة الطاقة الشمسية، إن تخزين الطاقة بالبطاريات الثابتة يُعدّ عنصراً لا غنى عنه في أنظمة الطاقة المحايدة مناخياً التي تتسم فيها مصادر الطاقة مثل الشمس والرياح بالتقلب، لتغطية ذروتي الاستهلاك صباحاً ومساءً. ومن الأفضل أن تبني ألمانيا قدرات تصنيعية لتلبية الطلب المتزايد على البطاريات وتحقيق قيمة مضافة محلياً.