ثورة جديدة في تخزين الطاقة.. اكتشاف سعودي يغير مستقبل عمر البطاريات بالكامل

تخزين الطاقة في البطاريات المائية يعد موضوعًا محوريًا في تطوير حلول الطاقة المستدامة، حيث كشف فريق بحثي من جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية في السعودية عن طريقة مبتكرة تزيد من عمر البطاريات المائية بمقدار عشرة أضعاف؛ ما يمثل ثورة حقيقية في مجال تخزين الطاقة. وركزت الدراسة على تأثير الماء على أداء البطاريات، خاصةً كيفية تحسين العمر الافتراضي باستخدام أملاح مثل كبريتات الزنك بأسعار معقولة وفعالية مثبتة.

كيف تطيل تقنية تخزين الطاقة في البطاريات المائية عمرها وتحسن أدائها؟

يعتبر الأنود من أهم العوامل التي تحدد عمر البطارية، سواءً كانت مائية أو تقليدية، إذ تقبع طاقة البطارية في التفاعلات الكيميائية التي تحدث عنده، لكنه يتعرض لتدهور بسبب التفاعلات الكيميائية الطفيلية التي تقلل من كفاءته وعمره. فيما أظهرت الدراسة التي أجراها باحثو جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية كيف تلعب المياه الحرة دورًا كبيرًا في هذه التفاعلات الطفيلية التي تهدد استقرار البطارية. ويأتي دور كبريتات الزنك في تقليل كمية المياه الحرة، مما يحد من هذه التفاعلات التي تهلك الأنود بمرور الوقت.

وقال البروفيسور حسام الشريف، الباحث الرئيسي ورئيس مركز التميز للطاقة المتجددة وتقنيات التخزين (CREST)، إن نتائج الدراسة تسلط الضوء على أهمية بنية الماء في الكيمياء الداخلية للبطاريات، وهي نقطة مهمة كانت مغفلة مسبقًا، ما يعيد تعريف كيفية التعامل مع مكونات البطاريات المائية لزيادة كفاءتها وطول عمرها.

الماء الحر وكبريتات الزنك: سلاحان جوهريان لتطوير تخزين الطاقة في البطاريات المائية

الماء الحر هو شكل من أشكال جزيئات الماء التي لا ترتبط بقوة مع جزيئات أخرى، مما يمنحها قدرة أعلى على التفاعل مع بيئة البطارية، ويسبب تحفيزًا غير مرغوب فيه لتفاعلات تستهلك الطاقة وتضعف القطب الموجب. أظهرت الدراسة أن استخدام كبريتات الزنك يعمل كـ”غراء الماء”، يقوم بتثبيت روابط الماء الحر، ويغيّر ديناميكيات التفاعل بين جزيئات الماء، وبالتالي يقلل من شدة التفاعلات الكيميائية الطفيلية.

هنا قائمة بأبرز تأثيرات كبريتات الزنك على البطاريات المائية:

• تثبيت جزيئات الماء الحر لتقليل التفاعلات الطفيلية
• زيادة استقرار الأنود لمدة أطول
• خفض استهلاك الطاقة أثناء إعادة الشحن
• تحسين الأداء الكلي للبطارية مع تقليل التدهور

ويشير الباحث يونباي تشو إلى أن أملاح الكبريتات ليست فقط فعالة كيميائيًا، بل هي أيضًا متوفرة ورخيصة، مما يجعل هذه الطريقة قابلة للتطبيق على نطاق واسع اقتصاديًا وعلميًا.

تخزين الطاقة في البطاريات المائية: بديل مستدام يحول مستقبل الطاقة المتجددة

تلقى تخزين الطاقة في البطاريات المائية اهتمامًا متزايدًا على الصعيد العالمي، خاصةً مع توقع أن يتجاوز حجم السوق 10 مليارات دولار بحلول عام 2030. في المقابل، تعتبر هذه البطاريات خيارًا أكثر أمانًا واستدامة مقارنة ببطاريات الليثيوم التقليدية المستخدمة في المركبات الكهربائية، وذلك بسبب تقليلها للمخاطر البيئية وسهولة دمجها مع مصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية في الشبكات الكهربائية.

المميزات الأساسية للبطاريات المائية التي تجعلها مستقبل تخزين الطاقة:

تقدم نتائج البحث الجديدة من جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية فرصة ذهبية لإحداث تحول حقيقي في تخزين الطاقة المستدامة عبر البطاريات المائية، ما يعزز مكانة هذا النوع من البطاريات كخيار قابل للتطبيق علميًا واقتصاديًا على نطاق عالمي، مع ضمان زيادة العمر الافتراضي والأداء دون المساومة على السلامة أو الاستدامة.