أوين هيوس
 ترجمة: شيماء ميران

تمكن الباحثون من تطوير بطاريَّة جديدة تعتمد على الصوديوم وتكون بشكلٍ عملة معدنيَّة، يمكنها الشحن بسرعة فائقة، وتشغيل كل شيء بدءاً من الهواتف الذكيَّة وحتى السيارات الكهربائيَّة مستقبلاً. ويمكن لبطاريات الصوديوم الهجينة أنْ تشغل الأجهزة المحمولة والمركبات الكهربائيَّة وتكنولوجيا الفضاء، لما توفره من سعة عالية وقدرة شحنٍ سريعة.
ابتكر العلماء هذا النوع من البطاريات، من خلال الجمع بين مواد الانود المستخدمة في البطاريات التقليديَّة مع كاثودات من المكثفات الفائقة التي يمكنها تخزين وتوصيل الطاقة بمعدلات عالية جداً.
إذ كانوا يبحثون عن طريقة للتغلب على قيود تخزين الطاقة الحاليَّة لايونات الصوديوم، وهي البديل لبطاريات ايونات الليثيوم، ونشروا وصفاً لنتائج الدراسة التي توصلوا إليها أواخر آذار الماضي في مجلة (Energy Storage Materials - مواد تخزين الطاقة).

بديل عملي جيل جديد
يوضح الباحثون في تصريح مشترك ان خلايا التوليد الهجينة ايون الصوديوم الجديدة يمكنها ان تكون «البديل العملي لجيل بطاريات ايون الليثيوم القادم»، وباستخدامات تبدأ في الكومبيوتر المحمول والاجهزة المحمولة الى السيارات الكهربائيَّة وتقنيات الطيران.
يشير الباحثون الى وفرة الصوديوم أكثر بألف مرة من الليثيوم، ما يجعل بطاريات ايون الصوديوم أرخص وأكثر استدامة في الإنتاج من بطاريات الليثيوم المستخدمة حالياً في تشغيل المركبات الكهربائيَّة والالكترونيات الاستهلاكيَّة.
ومع أنَّ بطاريات ايون الصوديوم توفر طاقة وسعة تخزين أقل من بطاريات الليثيوم ووقتَ شحنٍ أطول ما يحد من استخداماتها المحتملة، لكنَّ الباحثين يسعون الى إيجاد طريقة لمعالجة أوجه القصور في  هذه التكنولوجيا.
وفي حديثٍ نشرته مجلة «العلوم والتكنولوجيا»، يقول «جانغ كو كانغ»، مؤلف الدراسة وأستاذ العلوم والهندسة في المعهد الكوري المتقدم للعلوم والتكنولوجيا: «إنَّ البحث يمثل اختراقاً في التغلب على قيود أنظمة تخزين الطاقة الحاليَّة».
وتمكنوا من تنفيذ نموذجهم الأولي من خلال تطوير نوعٍ جديدٍ من الانود من جزيئات كبريتيد الحديد متناهية الصغر المدمجة بالكاربون والجرافين المشبع بالكبريت، ما أدى الى تحسين التوصيل وتخزين الطاقة. أما بالنسبة للكاثود فقد استخدموا (اطار إيميدازوليت زيوليتي – ZIF)، وهو من النوع المعدني العضوي الذي يجمع ايونات المعادن مع الجزيئات العضويَّة لإنشاء بنية بلوريَّة مساميَّة، والذي يحسن بدوره سرعة الشحن وتفريغها.

تخزين طاقة أكبر
يوضح فريق العمل انه بمجرد تجميع الخليَّة حققت قدرة تخزين طاقة بلغت 247 واط/ساعة كل كيلوم غرام وتمكن من وتفير طاقة بمعدل وصل الى 34,748 واط لكل كيلوغرام، ما يعني إمكانيتها بتخزين طاقة أكبر مقارنة ببطاريات ايونات الصوديوم الحاليَّة، كما يمكنها شحن وتفريغ الطاقة بسرعة أكبر بكثير، ما يتجاوز الأداء التكنولوجي الحالي بأكثر من مئة
ضعف.
يبين الباحثون أنَّ البطاريَّة حافظت على كفاءتها لأكثر من خمسة آلاف دورة شحن وتفريغ أثناء الاختبارات، ما يعني إمكانيَّة استخدامها بنحوٍ متكررٍ لفترة طويلة من دون آن تتآكل.
وهذا مهمٌ جداً في حال الحاجة الى استخدامها لفترة طويلة من دون أنْ تتحلل مثل أنظمة تخزين طاقة الشبكة والمركبات الكهربائيَّة، مقارنة بالعديد من بطاريات الليثيوم المستخدمة في أجهزة الكومبيوتر المحمول مثلاً، يمكنها الحفاظ على الشحن أكثر من خمسمئة دورة شحن قبل أنْ تبدأ
بالضعف.

موقع لايف ساينس