العلماء يطورون تكنولوجيا للجيل القادم من البطاريات المستدامة

تحديث: 6 أغسطس 2023
العلماء يطورون تكنولوجيا للجيل القادم من البطاريات المستدامة

طور الباحثون ملفًا جديدًا التكنلوجيا والتي يمكن أن تمكن من استبدال بطاريات الليثيوم ببدائل أكثر استدامة.

ابتكر فريق في إمبريال كوليدج لندن تقنية يمكن أن تمكن من الانتقال من بطارية ليثيوم أيون إلى بطارية أيون الصوديوم. من خلال تحضير الكربون من اللجنين ، وهو منتج ثانوي من نفايات صناعة الورق ، قام الباحثون بتحسين كثافة الطاقة واستدامة وأمان بطاريات أيون الصوديوم.

استبدال بطاريات الليثيوم أيون

تُستخدم بطاريات الليثيوم أيون بشكل شائع في العديد من الأجهزة الكهربائية ، لكن موارد الليثيوم العالمية آخذة في الانخفاض بسرعة ، كما أن عمليات التعدين تخلق بصمة كربونية كبيرة. يمكن أن توفر بطاريات أيون الصوديوم بديلاً مستدامًا يمكن استخدامه في السيارات الكهربائية ، إذا تم تحسينها. ومع ذلك ، لا يزال يتعين على النماذج الحالية أن تتطابق مع قدرة طاقة الليثيوم وتشكل بعض مخاطر السلامة.

يكمن مفتاح تحسين قدرة الطاقة في البطاريات في المواد وتصميم الأنودات ، التي توفر وظيفة تخزين الطاقة. على الرغم من قدرتها النظرية الفائقة ، إلا أن هناك حاجة إلى مزيد من البحث لإطلاق إمكانات البطاريات المصنوعة من أنودات الصوديوم المعدنية ومعالجة المخاطر التي تشكلها الطبيعة شديدة التفاعل لهذه المادة.

واجهت مجموعة Titirici Group في قسم الهندسة الكيميائية هذا التحدي وطوّرت حلاً عن طريق استبدال المعادن السائبة في بطاريات الصوديوم بحصائر الكربون المشتقة من اللجنين المترسبة بالصوديوم.

من المثير رؤية فرص جديدة لاستخدام اللجنين في قطاع البطاريات وإمكانية تطوير تقنيات جديدة قائمة على الصوديوم ، والتي يمكن أن تحدث ثورة في قطاع السيارات الكهربائية من خلال إنشاء بطاريات عالية الأداء وآمنة وأكثر استدامة.

شبكات غزل

في هذه الدراسة ، تم إنتاج حصائر اللجنين باستخدام عملية تُعرف باسم "الغزل الكهربائي" حيث يتم نسج ألياف اللجنين بطريقة مماثلة للطريقة التي تدور بها العناكب شبكاتها في الطبيعة. تم تفحيم الألياف بعد ذلك لإنتاج عيوب عديدة في بنية المادة. تدعم هذه العيوب ترسيبًا متساويًا ومستقرًا للصوديوم المعدني ، وهو العنصر المسؤول عن تخزين الطاقة ، مما يؤدي إلى زيادة سعة الطاقة.

من خلال الجمع بين الصوديوم المعدني والكربون المعتمد على اللجنين المصمم خصيصًا ، يتم الاحتفاظ بمزايا سعة الطاقة واستخدامها بينما يتم تقليل مخاطر السلامة المرتبطة بتراكم التشعب - الذي يتسبب في حدوث ماس كهربائي في البطاريات.

تتطلب العملية أيضًا حرارة أقل لكربنة اللجنين مقارنة بالطرق الأخرى ، مما يقلل بشكل أكبر من البصمة الكربونية لعملية التصنيع.

الخطوات التالية

أظهرت بطاريات أيون الصوديوم وعدًا هائلاً في مجال الطاقة ، لكن قدرتها المحدودة على الطاقة حدت حتى الآن من امتصاصها على نطاق واسع. هذه التكنولوجيا الجديدة يمكن أن تمكنهم من استبدال ليثيوم أيون بطاريات على نطاق أوسع بكثير مما هو ممكن حاليًا وتستخدم في منتجات كبيرة مثل السيارات الكهربائية.

سيواصل الفريق الآن صقل التكنولوجيا ، وتجربة أنواع مختلفة من الخلايا وإجراء مزيد من التجارب.

ELE تايمز
+ المشاركات
  • تدعم Infineon تطوير النظام البيئي في الزراعة الخضراء بالتعاون مع Invest India في تحدي تصميم محرك محرك للمضخات الشمسية
  • Inbase تطلق ساعة ذكية Urban Lite Z مزودة بشاشة مقاس 1.75 بوصة بتقنية IPS
  • تتعاون STMicroelectronics مع Eyeris على تكامل Global-Shutter مدخل بطاقة الذاكرة : نعم حل لمراقبة السيارات داخل المقصورة
  • ملفات Chipmaker GlobalFoundries بشكل سري للاكتتاب العام في الولايات المتحدة: المصادر