سولارابيك، كوريا- 2 مارس 2025: حقق علماء كوريون في المعهد الوطني أولسان للعلوم والتكنولوجيا (UNIST) تقدمًا هامًا في مجال تخزين الطاقة، إذ نجحوا في تطوير محفزات عالية الأداء لبطاريات مياه البحر باستخدام اللجنين واليوريا، وهما مادتان مستخلصتان من نفايات الخشب ومياه الصرف الصناعي. تُعد هذه البطاريات جيلًا جديدًا من تقنيات تخزين الطاقة، حيث تعتمد على مياه البحر الوفيرة كمادة كاثود (مهبط) لتخزين وإطلاق الكهرباء بكفاءة.
أداء يضاهي البلاتين بتكلفة أقل
أظهرت اختبارات الأداء أن المحفز الجديد يُقدم أداءً يضاهي محفزات البلاتين التقليدية، بل ويتفوق عليها من حيث انخفاض الجهد الزائد. كما أنه يتميز بتكلفة أقل بكثير، مما يجعله خيارًا مثاليًا لتسويق بطاريات مياه البحر على نطاق واسع. وبالإضافة إلى ذلك، يساهم هذا الابتكار في خفض الاعتماد على المعادن الثمينة مثل البلاتين، والتي تعرف بأسعارها المرتفعة.
محفز صديق للبيئة يُعزز كفاءة البطارية
تم تطوير المحفز باستخدام اللجنين، وهو منتج ثانوي يمثل 15% إلى 35% من الخشب، يتم إنتاجه أثناء تصنيع الورق والوقود الحيوي. وكذلك باستخدام اليوريا، الغنية بالنيتروجين، والتي تعتبر مادة متوفرة بكثرة في مياه الصرف الصناعي. وقد نجح الباحثون في دمج هاتين المادتين لإنشاء محفز يُقلل من الجهد الزائد المطلوب لخلايا مياه البحر، و يُسرع من التفاعلات الكهروكيميائية، مما يُعزز كفاءة البطارية وسرعة تفريغ الكهرباء.
حقق فريق البحث تطعيم النيتروجين في جميع أنحاء بنية اللجنين عن طريق تسخينه إلى 800 درجة مئوية وتفاعله مع اليوريا بنفس درجة الحرارة. وقد أدت هذه العملية إلى إنشاء محفز عالي الأداء، حيث يعمل دمج النيتروجين على تقليل الطاقة اللازمة لتفريغ الكهرباء واستبدال ذرات الكربون المحددة في مصفوفة اللجنين.
وقد أدى انخفاض الجهد الزائد إلى زيادة نسبة الطاقة القابلة للشحن التي يتم استخدامها بشكل فعال أثناء التفريغ. وبلغت كثافة الطاقة القصوى التي تم تحقيقها 15.76 ميللي واط/سم²، وهي تقترب بشكل وثيق من 16.15 ميللي واط/سم² لمحفز البلاتين، وهو مؤشر رئيسي لسرعة التفريغ.
يُساهم هذا النهج في إعادة تدوير النفايات وتحقيق استدامة بيئية، كما أنه يُمهد الطريق لتطوير بطاريات أكثر كفاءة وملاءمة لتطبيقات تخزين الطاقة المختلفة.
تابعونا على لينكيد إن Linked-in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية…
نتمنى لكم يوماً مشمساً!
المصدر: interesting engineering
