سولارابيك –الصين–24 أكتوبر 2024: طور باحثون من جامعة تسينغهوا الصينية محفزاً جديداً ثنائي الاتجاه قد يؤدي إلى تطوير بطاريات الليثيوم وثاني أكسيد الكربون “Li-CO2″بإمكانها أن تساعد في تحويل الانبعاثات إلى مورد يمكن استخدامه في تشغيل المركبات والروبوتات على المريخ وخارجه.
تعتبر بطاريات الليثيوم أيون والتي تُستخدم في المركبات الكهربائية وتخزين الطاقة المتجددة عنصراً مهماً في انتقالنا نحو اقتصادات أكثر خضرة وبدون انبعاثات كربونية. إلا أن وزنها يجعلها غير مناسبة للاستخدام في قطاعات الطيران والفضاء حيث تكون الحاجة لبطاريات خفيفة الوزن وذات مدى أطول وطاقة أعلى.
هنا تبرز بطارية الليثيوم وثاني أكسيد الكربون والتي تستطيع توفير ما يصل إلى 10 أضعاف كثافة الطاقة لبطارية الليثيوم أيون.
بطاريات الليثيوم وثاني أوكسيد الكربون
تتكون بطارية الليثيوم وثاني أكسيد الكربون من كهرليت غير مائي وأقطاب كهربائية مصنوعة من الليثيوم ومادة مسامية. إذ يعمل الليثيوم كمصعد بينما تعمل المادة المسامية كمهبط. ويتم تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى كربونات الليثيوم أثناء عملية تفريغ البطارية.
تستخدم العملية غاز ثنائي أكسيد الكربون بشكل مباشر والذي تلتقطه من الهواء مباشرة أو من خلال تقنيات التقاط الكربون المنتشرة في مرافق التصنيع المختلفة.
ومن الجدير بالذكر أن هذه التقنية تسمح بأن يكون حجم البطارية صغير ووزنها خفيف مما يسمح بإرسالها إلى وجهات بعيدة كالمريخ لتشغيل المركبات الجوالة والمعدات الإلكترونية.
ولكن يكمن التحدي الذي يواجه بطاريات الليثيوم وثاني أكسيد الكربون في كفاءتها المنخفضة باستخدام الطاقة وضعف قابلية عكس التفاعل عند المهبط المسامي. ولكن تمكن فريق الباحثين من التغلب على هذه المعضلة بتحسين تصميم المصعد.
تصميم المصعد المحسّن
حسن فريق الباحثين المصعد المسامي عن طريق إضافة بلورات صغيرة للغاية من ثنائي كبيريتيد الموليبدينوم “MoS2” وتم توزيعها عمودياً على صفائح بنتلانديت الكوبالت “Co9S8” باستخدام ورق الكربون.
يوفر الجزيئات مواقع نشطة إضافية على المهبط المسامي لانتشار غاز ثنائي أكسيد الكربون وتدفق الكهرليت وهذا ما يسمح بعمليات الشحن والتفريغ أن تحدث بكفاءة أكبر.
وبعد إدخال هذا المهبط إلى بطارية الليثيوم وثاني أكسيد الكربون وجد الباحثون أن كفاءة طاقة البطارية قد تحسنت إلى أكثر من 81%.
ووفقاً للباحثين فإن هذه البطارية مازالت بحاجة إلى تحسينات في الكهرليت. كما أن تصميم المصعد يحتاج إلى تعديلات. بالإضافة إلى أن هذه البطاريات تحتاج إلى إثبات عمرها الطويل وتلبية بعض معايير السلامة لكي تصبح صالحة للاستخدام التجاري. وسيعمل الفريق في المرحلة القادمة على استخدام طلاء الليثيوم المستقر عند المصعد والذي متوقع له أن يساعد في تجنب تراكم المعادن غير المرغوب بها.
تابعونا على لينكيد إن Linked-in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية…
نتمنى لكم يوماً مشمساً!
المصدر: interesting engineering
