سولارابيك، برلين، ألمانيا –30 أكتوبر 2024: طوّر باحثون في الجامعة التقنية في ميونيخ (TUM) طريقة جديدة يمكنها إطالة عمر بطاريات الزنك أيون المائية؛ فبدلاً من أن تدوم بضعة آلاف من الدورات فقط، يمكنها الآن تحمل مئات الآلاف من دورات الشحن والتفريغ.
مفتاح الابتكار
إن وفرة الزنك في الطبيعة تجعل بطارياتَ الزنك أيون فعالة من حيث التكلفة ومستدامة، في حين أن قدرات الشحن والتفريغ السريعة تجعلها مثالية للاستخدام التجاري أيضًا. بالإضافة إلى ذلك تتمتع بطارياتُ الزنكِ بعمر أطول من بطاريات الليثيوم أيون إلا أن مشكلة شجيرات الزنك والتفاعلات الجانبية غير المرغوب فيها أعاقت تبنيها على نطاق واسع.
يكمن مفتاح الابتكار هذا الذي جعل بطارية الزنك أيون تتحمل 100 ألف دورة شحن وتفريغ في إضافة طبقة خاصة لمصعد بطاريات الزنك. إذ تعالج هذه الطبقة المشاكل السابقة كنمو شجيرات الزنك والتفاعلات الجانبية غير المرغوب بها والتي تؤدي إلى تكوين الهيدروجين والتآكل.
ولحل هذه المشاكل استخدم فريق الباحثين بقيادة رئيس قسم الكيمياء غير العضوية في الجامعة التقنية في ميونيخ البروفيسور رولاند أ فيشر مادة فريدة عبارة عن بوليمر عضوي مسامي يسمى “TpBD-2F”. إذ تشكل هذه المادة طبقة مستقرة ورقيقة ومنظمة للغاية على مصعد الزنك، مما يسمح لأيونات الزنك بالتدفق بكفاءة عبر القنوات النانوية مع إبعاد الماء عن المصعد.
وقال الباحثون في ورقة بحثية أن خلايا الوقود المجمعة باستخدام الطبقة الواقية أظهرت عمر دورة يزيد عن 100000 دورة عند كثافة تيار تبلغ 5 أمبير لكل غرام.
بديل فعال لبطاريات الليثيوم أيون
تعمل بطاريات الزنك أيون “ZIB” بآلية مشابهة لبطاريات الليثيوم ايون. إذ يعمل المعدن كمصعد بينما تعمل مادة الزنك كمهبط.
ووفقاً لطالب الدكتوراة المؤلف للبحث دا لي، يمكن لبطاريات الزنك أيون ذات الطبقة الواقية الجديدة أن تحل محل بطاريات الليثيوم أيون في تطبيقات تخزين الطاقة واسعة النطاق بالإضافة إلى أنه يمكن دمجها مع محطات الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح. ويعود السبب في ذلك إلى أنها تدوم لفترة أطول كما أنها أكثر أماناً والزنك أرخص وأكثر وفرة من الليثيوم. في حين أن بطاريات الليثيوم أيون ستبقى الخيار الأول لتطبيقات كالمركبات الكهربائية والأجهزة المحمولة إلا أن تكلفتها العالية وأثرها على البيئة يجعلها أقل جاذبية لتخزين الطاقة على نطاق واسع.
تابعونا على لينكيد إن Linked-in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية…
نتمنى لكم يوماً مشمساً!
المصدر: Tum
