5 تقنيات مدعومة بالذكاء الاصطناعي تغير قواعد تخزين الطاقة وتتحدى بطاريات الليثيوم

تمثل المواد الجديدة المكتشفة بتقنيات الذكاء الاصطناعي الخطوة الأبرز نحو تطوير بدائل فعالة ومستدامة لبطاريات الليثيوم التقليدية، مما يفتح آفاقًا واعدة في مجال تخزين الطاقة متعدد التكافؤ ويُعزز من كفاءة البطاريات وأمانها بتكلفة أقل.

كيف تساهم مواد بطاريات متعددة التكافؤ في تحسين تخزين الطاقة المستدام

يركز البحث الحديث على تطوير مواد بطاريات متعددة التكافؤ تعتمد على عناصر وفيرة مثل المغنيسيوم والكالسيوم والألمنيوم والزنك، والتي تعتبر بدائل مستدامة لأيونات الليثيوم التقليدية؛ حيث تحمل هذه الأيونات شحنات موجبة متعددة، مما يمكنها من تخزين كمية طاقة أكبر بكثير من بطاريات الليثيوم أيون؛ وهذا يساهم في رفع كفاءة البطاريات ويخدم الحاجة المتزايدة لحلول تخزين الطاقة الآمنة والفعالة بيئيًا؛ إلا أن الحجم الأكبر والأحجام الكهربائية لهؤلاء الأيونات يخلق تحديات في استيعابها بكفاءة داخل المواد المستعملة في البطاريات، ما استدعى استخدام تقنيات متقدمة للتغلب على هذه العقبات.

الذكاء الاصطناعي ودوره في اكتشاف مواد بطاريات متعددة التكافؤ المتقدمة

استفاد فريق معهد نيوجيرسي للتكنولوجيا من الذكاء الاصطناعي التوليدي لاختراق الحواجز التقليدية في تطوير مواد بطاريات متعددة التكافؤ؛ حيث طوّر الباحثون نموذجًا مزدوجًا يجمع بين مشفر ذاتي متغير الانتشار البلوري (CDVAE) ونموذج لغوي كبير (LLM) ومُعدّل بدقة، لاستكشاف آلاف التركيبات البلورية الجديدة بسرعة غير مسبوقة؛ فتدريب النموذج على مجموعات ضخمة من البنى البلورية مكنه من اقتراح مواد جديدة تتمتع باستقرار ديناميكي حراري عالي، وهو أمر حاسم لضمان فاعلية المواد على أرض الواقع؛ وأتاح ذلك اكتشاف خمسة هياكل جديدة أكاسيد معادن مسامية، تتميز بقنوات واسعة تسرّع حركة الأيونات متعددة التكافؤ داخل البطارية.

التطبيقات المستقبلية والتحديات المحققة لبطاريات متعددة التكافؤ المدعومة بالذكاء الاصطناعي

بعد توثيق صحة المواد الجديدة باستخدام محاكاة ميكانيكا الكم واختبارات الاستقرار، أكد فريق البحث إمكانية تصنيع هذه المواد تجريبياً وتحقيق تطبيقات عملية؛ وتسهم هذه التقنيات في دفع حدود تخزين الطاقة المتقدمة، كما تتيح منهجًا سريعًا وقابلًا للتوسع لاستكشاف مواد متقدمة في مجالات الطاقة النظيفة والإلكترونيات؛ ويأتي ذلك في ظل اهتمام عالمي متزايد بابتكار بدائل أقل تكلفة وأكثر أمانًا من بطاريات الليثيوم، والتي تواجه قيودًا في التوريد والاستدامة؛ وفي خطوات قادمة، يعتزم الفريق التعاون مع المختبرات التجريبية لإنتاج واختبار المواد الجديدة، مما يعزز فرص إنتاج بطاريات أيونية متعددة التكافؤ قابلة للتطبيق التجاري وتفتح آفاقًا أوسع في مجال تخزين الطاقة.