سولارابيك – واشنطن، الولايات المتحدة –13 يوليو 2023: يُمكن لاكتشاف جديد أن يُحدث ثورة في قوة بطاريات التدفق التي تستخدم لتخزين طاقة الشبكة الكهربائية؛ بإضافة قليل من السكر البسيط المذاب؛ لزيادة قدرتها وعُمرها.
وجد باحثون في مختبر شمال غرب المحيط الهادئ الوطني في الولايات المتحدة (PNNL) أن مادة مضافة شائعة للأغذية والأدوية يمكن أن تعزز قدرة واستمرارية تصميم بطاريات الجيل التالي.
وفي ورقة بحثية نُشرت في مجلة Joule، شرح الباحثون بالتفصيل الاستخدام الأول لسكر بسيط مذاب يسمى β-cyclodextrin مشتق من النشا، لزيادة عمر البطارية وسعتها.
في سلسلة من التجارب، قاموا بتحسين نسبة المواد الكيميائية في النظام حتى حقق 60٪ ذروة طاقة. ثم قاموا بتدوير البطارية مرارًا وتكرارًا لأكثر من عام، ولم يوقفوا التجربة إلا عند فشل الأنبوب البلاستيكي.
خلال كل ذلك الوقت، فقدت بطارية التدفق بالكاد أيًّا من نشاطها لإعادة الشحن. هذه أول تجربة لبطارية التدفق على نطاق معمل للإبلاغ عن أكثر من عام من الاستخدام المتواصل مع الحد الأدنى من فقدان السعة.
المضاف β-cyclodextrin هو أيضًا أول من يسرع التفاعل الكهروكيميائي الذي يخزن ثم يطلق طاقة بطارية التدفق، في عملية تسمى التحفيز المتجانس. هذا يعني أن السكّر يقوم بعمله وهو يذوب في المحلول، وليس كمادة صلبة مطبقة على السطح.
الفاناديوم باهظ الثمن
وقال وي وانج ، الباحث الرئيسي في الدراسة، في بيان صحفي: “هذا نهج جديد تمامًا لتطوير إلكتروليت بطارية التدفق”. “أظهرنا أنه يمكن استخدام نوع مختلف تمامًا من المحفزات المصممة لتسريع تحويل الطاقة”.
في حين يوجد العديد من تصميمات بطاريات التدفق وبعض التركيبات التجارية، فإن المرافق التجارية القائمة تعتمد على معادن مثل الفاناديوم باهظ الثمن ويصعب الحصول عليه. لهذا السبب تبحث فرق البحث عن تقنيات بديلة فعالة تستخدم مواد أكثر شيوعًا يسهل تصنيعها واستقرارها وغير سامة.
قال إيمري جيوك ، مدير أبحاث تخزين الطاقة في مكتب الكهرباء التابع لوزارة الطاقة الأميركية: “لا يمكننا دائمًا حفر الأرض بحثًا عن مواد جديدة”. “نحن بحاجة إلى تطوير نهج مستدام مع المواد الكيميائية التي يمكننا تصنيعها بكميات كبيرة – تمامًا مثل الصناعات الدوائية والغذائية.”
وفقًا لـ Ruozhu Feng ، المؤلف الأول للدراسة الجديدة، كان جزءًا من هدف الفريق هو إيجاد طريقة بسيطة لإذابة المزيد من الفلورينول في إلكتروليت قائم على الماء.
تقبل مادة السكر المضافة البروتونات الموجبة الشحنة، والتي تساعد على موازنة حركة الإلكترونات السالبة أثناء تفريغ البطارية. يشبه الأمر تحلية السكر في القدر للسماح للمواد الكيميائية الأخرى بإكمال تفاعلاتها الكيميائية.
الدراسة هي الجيل التالي من تصميم بطارية التدفق الحاصل على براءة اختراع من PNNL والتي تم وصفها لأول مرة في مجلة Science في عام 2021.
في ذلك الوقت، أظهر الباحثون أن مادة كيميائية أخرى شائعة، تسمى الفلورينون، هي مكون فعال لبطارية التدفق. لكن هذا الاختراق الأولي يحتاج إلى تحسين لأن العملية كانت بطيئة مقارنة بتقنية بطاريات التدفق التجارية. يقول الباحثون إن هذا التقدم الجديد يجعل تصميم البطارية مرشحًا للتوسع.
في الوقت نفسه ، يعمل فريق البحث على تحسين النظام بشكل أكبر من خلال تجربة مركبات أخرى تشبه β-cyclodextrin ولكنها أصغر. مثل العسل.
تابعونا على لينكيد إن Linked-in لمعرفة كل جديد عن الطاقة المتجددة..
نتمنى لكم نهارًا مشمسًا..
المصدر: CANADIAN MINING
