سولارابيك، الصين- 29 مارس 2025: طور علماء صينيون بطارية تدفق أكسدة واختزال جديدة من نوع متعدد الكبريتيد واليوديد (SIRFB) تحقق كفاءة طاقة لافتة تصل إلى 87.9% عند كثافة تيار 20 ميلي أمبير\سم². يقدم هذا الإنجاز، الذي يعتمد على مادة مبتكرة من ثاني كبريتيد الموليبدينوم المعالج بالكوبالت، حلاً واعداً لتحديات تخزين الطاقة، محققاً أيضاً كثافة استطاعة قصوى عالية تبلغ 95.7 ميلي واط\سم².
تحدي الكفاءة والحل في تعديل الموليبدينوم
واجهت بطاريات التدفق متعددة الكبريتيد واليوديد التقليدية عقبات تمثلت في بطء تفاعلات نقل الشحنة لأزواج الأكسدة والاختزال (S²⁻/Sₓ²⁻ و I⁻/I₃⁻) على سطح الأقطاب الكهربائية. سبب هذا البطء مقاومة استقطاب عالية وانعكاسية حركية ضعيفة، وأدى بالتالي إلى سلوك امتصاص كيميائي بطيء وعمر تشغيلي محدود وكفاءة طاقة منخفضة، مما أعاق انتشارها. ولمعالجة ذلك، لجأ الفريق البحثي بقيادة جامعتي ونزهو وقوانغشي إلى استخدام صفائح نانوية ثنائية الأبعاد من ثاني كبريتيد الموليبدينوم (MoS₂) لتسريع التفاعلات. وللتغلب على محدودية نشاط MoS₂ الجوهري مقارنة بمتطلبات القدرة الصناعية، ابتكر العلماء طريقة لتثبيت ذرات الكوبالت الأحادية (CoSA) وتحفيز تكوين فجوات الكبريت (SVs) على سطحه، لينتجوا مادة (CoSA-VS/MoS₂) عبر استراتيجية نمو موقعي حراري مذيب بخطوة واحدة تلتها عملية تنشيط بالتلدين. أوضح الباحثون أن هذا التعديل يحسن بشكل تآزري البنية الإلكترونية للسطح البيني، ويعزز قدرة امتصاص المواد المتفاعلة، ويسرع بشكل كبير حركية أزواج الأكسدة والاختزال المستهدفة.
أداء متفوق واستقرار طويل الأمد
أظهرت البطارية المطورة أداءً متميزاً يتجاوز كفاءتها العالية عند 20 ميلي أمبير\سم²، حيث سجلت متوسط كفاءة طاقة بلغ 76.5% عند كثافة تيار أعلى تبلغ 30 ميلي أمبير\سم² خلال 50 دورة تشغيل. وأثبتت استقراراً لافتاً بعمر دورة تشغيلية يصل إلى حوالي 850 دورة عند العمل المستمر بكثافة تيار 10 ميلي أمبير\سم² وحالة شحن (SOC) تبلغ 10%، مع جهد زائد منخفض قدره 113 ميلي فولط عند 20 ميلي أمبير\سم²، مما يشير إلى كفاءة حركية عالية. وتمكنت البطارية من استعادة كفاءتها الأولية للطاقة البالغة 93.1% بشكل شبه كامل بعد تجديد الكهرليتات عند الدورتين 200 و 600، مما يعكس متانة المواد النشطة.
تابعونا على لينكيد إن Linked-in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية…
نتمنى لكم يوماً مشمساً!
image credit: canva
