سولارابيك، اليابان- 17 مايو 2025: طور باحثون في جامعة توهوكو اليابانية بطاريات “زنك-هواء” فائقة الكفاءة، مدعومة بمحفز ثنائي الذرة جديد، تتفوق على بطاريات الليثيوم أيون التقليدية وتعد بعمر افتراضي أطول وتكلفة أقل.
تفاصيل تقنية مثيرة
كشف فريق بحثي بقيادة الأستاذ دي تشانغ عن تصميم مبتكر لبطاريات الزنك والهواء (ZABs)، والتي تعتبر بديلاً واعداً في مجال تخزين الطاقة. تعتمد هذه البطاريات على تفاعل الزنك مع الأوكسجين المستخلص من الهواء لإنتاج الكهرباء، مما يجعلها أخف وزناً وأكثر أماناً وأقل تكلفة من بطاريات الليثيوم أيون التقليدية. تتميز بطاريات الزنك والهواء بكثافة طاقة نظرية أعلى ومخاطر أقل للاحتراق.
قفزة نوعية في الأداء
تغلب الباحثون على التحدي الرئيسي الذي يواجه بطاريات الزنك والهواء، وهو بطء تفاعل اختزال الأوكسجين (ORR)، من خلال تطوير محفز ثنائي الذرة فريد من نوعه. جمع المحفز الجديد بين ذرات الحديد (Fe) والكوبالت (Co) ضمن بنية مسامية من النيتروجين والكربون (Fe1Co1−N−C). أظهرت النماذج الحاسوبية أن هذا التصميم الأمثل يعزز تفاعل اختزال الأوكسجين في الظروف القلوية. تجاوز أداء المحفز الجديد، الذي تم تصنيعه باستخدام طريقة القالب والتنشيط بثاني أكسيد الكربون، محفز البلاتين التقليدي (Pt/C) بشكل ملحوظ. حققت البطاريات التي تستخدم هذا المحفز جهد دارة مفتوحة قدره 1.51 فولط وكثافة طاقة تبلغ 1079 واط-ساعة لكل كيلو غرام من الزنك. والأهم من ذلك، استمرت البطاريات في العمل بكفاءة عالية لأكثر من 3600 ساعة و7200 دورة شحن.
آفاق مستقبلية واعدة
يرى الباحثون أن هذا الإنجاز يفتح الباب أمام إنتاج بطاريات زنك وهواء أرخص وأكثر كفاءة وطويلة الأمد. ونظراً لتوفر الحديد والكوبالت بوفرة أكبر من البلاتين، فإن الإنتاج على نطاق واسع سيكون أكثر فعالية من حيث التكلفة. يخطط الفريق البحثي لمواصلة تطوير المحفزات ثنائية الذرة لتحسين أداء بطاريات الزنك والهواء وتوسيع تطبيقاتها في السيارات الكهربائية وأنظمة الطاقة المتجددة.
تابعونا على لينكيد إن Linked-in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية…
نتمنى لكم يوماً مشمساً!
المصدر: pubs
