سولارابيك، الولايات المتحدة الأمريكية – 28 مايو 2025: كشف باحثون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) بالولايات المتحدة، بالتعاون مع معاهد أخرى، عن تطوير خلية وقود صوديوم-هواء مبتكرة، تحمل وعودًا بإحداث نقلة نوعية في مستقبل النقل، وبشكل خاص الطائرات الكهربائية. يتجاوز هذا النهج الثوري العقبات التي واجهت بطاريات الصوديوم-الهواء التقليدية، ويقدم ميزة فريدة تتمثل في القدرة على امتصاص غاز ثاني أوكسيد الكربون من الغلاف الجوي أثناء تشغيل الطائرات، مما يساهم في مكافحة التغير المناخي. ويسعى العالم حثيثًا لإيجاد بدائل للوقود الأحفوري، ورغم أهمية بطاريات الليثيوم-أيون الحالية، إلا أنها تقترب من حدودها القصوى في تخزين الطاقة، مما يعيق تطوير حلول كهربائية كاملة لوسائل النقل الثقيلة.
تصميم فريد يتخطى عقبات البطاريات
اعتمد الباحثون تصميم خلية الوقود بدلاً من البطارية، مما مكنهم من تحقيق كثافة طاقة أعلى بكثير. يتألف النموذج الأولي المختبري من أنبوبين زجاجيين عموديين يتصلان في المنتصف عبر كهرليت خزفي صلب وإلكترود هوائي مسامي. يحتوي أحد الأنابيب على فلز الصوديوم السائل، بينما يمد الآخر الخلية بالهواء اللازم لتفاعل الأوكسجين. ينتج عن تفاعل الصوديوم مع الأوكسجين مركب أوكسيد الصوديوم، ويطلق طاقة. ومن خلال التحكم الدقيق في مستوى رطوبة تيار الهواء الداخل، تمكن الفريق من تحقيق كثافة طاقة مذهلة بلغت 1700 واط-ساعة لكل كيلوغرام لكل حزمة من خلايا الوقود، وهو رقم يتجاوز بشكل كبير متطلبات الطائرات الكهربائية المقدرة بـ 1000 واط-ساعة لكل كيلوغرام. وتتميز خلية الوقود هذه بأن مكوناتها تتدفق من وإلى الخلية، مما يعني أنها تحتاج إلى إعادة التزود بالوقود بدلاً من إعادة الشحن، وهي عملية أسرع بكثير وتجعلها أكثر ملاءمة للتطبيقات التجارية. كما يوفر تصميمها أمانًا أكبر، فمكونات التفاعل (الصوديوم والهواء) مخففة ومحدودة، مما يمنع حدوث الانفلات الحراري الذي قد تشهده البطاريات.
امتصاص الكربون وتنقية المحيطات
تكمن إحدى أبرز مزايا هذه التقنية في قدرتها على المساهمة في تنظيف البيئة. يتفاعل مركب أوكسيد الصوديوم، الناتج الثانوي لعملية توليد الطاقة، بشكل طبيعي مع الرطوبة الموجودة في الهواء لينتج هيدروكسيد الصوديوم. بدوره، يتفاعل هيدروكسيد الصوديوم مع ثاني أوكسيد الكربون الموجود في الغلاف الجوي، ليتحول أولاً إلى كربونات الصوديوم، ثم إلى بيكربونات الصوديوم، المعروفة تجاريًا باسم “صودا الخبز”. لا تقتصر الفائدة على إزالة ثاني أوكسيد الكربون من الجو، بل يمكن لبيكربونات الصوديوم أن تساهم في تقليل حموضة مياه المحيطات عند وصولها إليها، مما يخفف من أحد الآثار السلبية لانبعاثات الكربون. ورغم أن مثل هذه الحلول لمكافحة تغير المناخ قد اقتُرحت سابقًا، إلا أن تكلفتها الباهظة حالت دون تطبيقها على نطاق واسع، وهو ما قد تتغلب عليه هذه الخلية الجديدة بدمجها عملية التقاط الكربون مع عملية توليد الطاقة للطائرات.
تابعونا على لينكيد إن Linked-in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية…
نتمنى لكم يوماً مشمساً!
المصدر: interesting engineering
