العلماء يطورون بطاريات الزنك-هواء كبديل أعلى كفاءة وأرخص من بطاريات الليثيوم-أيون
⬤ تعد بطاريات الزنك-هواء أرخص ثمناً وأكثر فعالية من بطاريات الليثيوم، لكنها كانت تعاني من مشكلة في مستوى أدائها.
⬤ يقول العلماء أن اكتشافاً جديداً زاد موثوقية هذه البطاريات ويمكن أن يجعلها بديلاً أفضل لبطاريات الليثيوم المهيمنة اليوم.
⬤ يتوقع أن يرتفع الطلب على البطاريات بشكل هائل في السنوات القادمة، وسيكون هناك حاجة لابتكارات جديدة في المجال.
أجرت جامعة إديث كوان الأسترالية دراسية علمية بخصوص تطور أنظمة البطاريات المستدامة، فأشارت النتائج إلى أنّ بطاريات الزنك-الهواء هي البديل المثالي لبطاريات الليثيوم.
وكان الدكتور محمد رضوان أزهر قد تولى قيادة المشروع المسؤول عن اكتشاف بطاريات الليثيوم أيون. فصحيح أنّ هذه البطاريات خيار شائع الاستخدام في السيارات الكهربائية في جميع أرجاء العالم، لكنها تواجه بعض القيود المتعلقة بنفقاتها المرتفعة ومحدودية الموارد ومخاوف السلامة.
وفي هذا الصدد يقول الدكتور محمد رضوان أزهر: “تبدو بطاريات الزنك-الهواء أكثر جاذبية للاستعمال نظراً لتكلفتها المنخفضة، وملاءمتها للبيئة، والكثافة الشديدة لطاقتها العالية (من الناحية النظرية)، فضلاً عن عنصر السلامة الكامن فيها”.
ويواصل الدكتور أزهر حديثه فيقول: “في ظلّ ظهور جيلٍ جديدٍ من المركبات القادرة على السير مسافات طويلة، فضلاً عن الطائرات الكهربائية، ازدادت الحاجة إلى توفير أنظمة بطاريات أكثر أماناً وأحسن فعالية من حيث التكلفة وأفضل أداء، أي بعبارة موجزة توفير بطاريات بقدرات تفوق قدرات بطاريات الليثيوم أيون”.
وعلى العموم تتكون بطاريات الزنك-الهواء من قطب كهربائي سالب (من الزنك)، وقطب موجب هوائي. وعانت هذه البطاريات في السابق من عيب أساسي تجلى في محدودية الطاقة الكهربائية التي تنتجها، ويعزى هذا الأمر إلى الأداء المتواضع للأقطاب الهوائية والعمر الافتراضي القصير نسبياً.
لكنّ فريق الباحثين من جامعة إديث كوان حقق طفرة كبيرة في هذا المجال، فاستطاع استخدام مواد خام جديدة لإعادة تصميم هذه البطاريات، ومن أبرز هذه المواد الكربون والحديد (الرخيص ثمناً) والمعادن المحتوية على الكوبالت.
ويعلّق الدكتور أزهر على هذا الأمر قائلاً: “أبان التصميم الجديد عن فعالية كبيرة؛ إذ خفّف المقاومة الداخلية للبطاريات، وأصبح جهدها الكهربائي متقارباً مع الجهد الكهربائي النظري، الذي أنتج أقصى قدرٍ من كثافة الطاقة الكهربائية، وأدى إلى استقرار الأداء لمدة طويلة”.
ويرى الدكتور أزهر أنّ فوائد هذه البطاريات لا تقتصر على ما سبق، وإنما تتعداها لنواحٍ أخرى إذ يقول: “لا تكتفي هذه البطاريات بإحداث طفرة في صناعة البطاريات (تخزين الطاقة)، وإنما يتجلى إنجازها الأبرز في دورها البناء في تطوير مجتمع مستدام، والحدّ من اعتمادنا على الوقود الأحفوري، وبذلك تنخفض التأثيرات السلبية على البيئة”.
ويضيف أزهر: “إن استخدام الموارد الطبيعية، مثل الزنك والهواء، يُحسّن فعالية هذه البطاريات من ناحية التكلفة، ويعزز جدوى استعمالها في المستقبل”.
ويشير الدكتور أزهر إلى نقطة أخرى مهمة، فصحيح أنّ مصادر الطاقة المتجددة- أي الشمس والماء والرياح- تساهم كثيراً في مستقبل الطاقة الخضراء، غير أنها ليست حلولاً موثوقة كلياً لأنها توفر إمدادات متقطعة من الطاقة الكهربائية.
ويوضح الدكتور أزهر كلامه بالقول: “الزنك متوفر بكثرة في بعض البلدان مثل أستراليا، والهواء موجود في كل مكان على الأرض، لذلك فإن استخدام بطاريات الزنك-الهواء حلّ فعال وموثوق لتخزين الطاقة”.
