كل الأقسام

بطاريات المستقبل

موقع مرافئ

بطاريات المستقبل

ثلاث تقنيات للبطاريات يمكنها أن تمد المستقبل بالطاقة

يحتاج العالم إلى مزيد من الطاقة ، ويفضل أن يكون ذلك بشكل نظيف ومتجدد. تتشكل استراتيجيات تخزين الطاقة لدينا حاليًا من خلال بطاريات الليثيوم أيون - في طليعة هذه التكنولوجيا - ولكن ما الذي يمكن أن نتطلع إليه في السنوات القادمة؟

لنبدأ ببعض أساسيات البطارية. البطارية عبارة عن حزمة مكونة من خلية واحدة أو أكثر ، لكل منها قطب موجب (القطب السالب) ، وقطب سالب (الأنود) ، وفاصل وإلكتروليت. يؤثر استخدام مواد كيميائية ومواد مختلفة لهذه على خصائص البطارية - مقدار الطاقة التي يمكن تخزينها وإخراجها ، ومقدار الطاقة التي يمكن أن توفرها أو عدد المرات التي يمكن تفريغها وإعادة شحنها (وتسمى أيضًا سعة التدوير).

تقوم شركات البطاريات باستمرار بإجراء تجارب للعثور على كيماويات أرخص وأكثر كثافة وأخف وزناً وأكثر قوة. تحدثنا إلى باتريك برنارد ، مدير أبحاث Saft ، الذي شرح ثلاث تقنيات جديدة للبطاريات ذات إمكانات تحويلية.

بطاريات المستقبل


جيل جديد من أيونات الليثيوم

في بطاريات الليثيوم أيون (Li-ion) ، يتم توفير تخزين الطاقة وإطلاقها من خلال حركة أيونات الليثيوم من القطب الموجب إلى القطب السالب ذهابًا وإيابًا عبر الإلكتروليت. في هذه التقنية ، يعمل القطب الموجب كمصدر أولي لليثيوم والقطب السالب كمضيف للليثيوم. يتم جمع العديد من المواد الكيميائية تحت اسم بطاريات Li-ion ، كنتيجة لعقود من الاختيار والتحسين بالقرب من الكمال في المواد النشطة الإيجابية والسلبية. أكاسيد المعادن الليثية أو الفوسفات هي أكثر المواد شيوعًا المستخدمة كمواد موجبة حالية. يتم استخدام الجرافيت ، وكذلك الجرافيت / السيليكون أو أكاسيد التيتانيوم الصخرية كمواد سلبية.

مع المواد الفعلية وتصميمات الخلايا ، من المتوقع أن تصل تقنية Li-ion إلى حد الطاقة في السنوات القادمة. ومع ذلك ، فإن الاكتشافات الحديثة جدًا للعائلات الجديدة من المواد النشطة التخريبية يجب أن تفتح الحدود الحالية. يمكن لهذه المركبات المبتكرة تخزين المزيد من الليثيوم في أقطاب موجبة وسالبة وستسمح لأول مرة بدمج الطاقة والقوة. بالإضافة إلى ذلك ، مع هذه المركبات الجديدة ، يتم أيضًا أخذ ندرة وحساسية المواد الخام في الاعتبار.

ما هي مزاياها؟

اليوم ، من بين جميع تقنيات التخزين الحديثة ، تتيح تقنية بطاريات Li-ion أعلى مستوى من كثافة الطاقة. يمكن ضبط الأداء مثل الشحن السريع أو نافذة التشغيل بدرجة الحرارة (-50 درجة مئوية حتى 125 درجة مئوية) من خلال الاختيار الكبير لتصميم الخلية والكيمياء. علاوة على ذلك ، تعرض بطاريات Li-ion مزايا إضافية مثل التفريغ الذاتي المنخفض جدًا والعمر الطويل جدًا وأداء ركوب الدراجات ، وعادةً ما تكون آلاف دورات الشحن / التفريغ.

متى يمكن أن نتوقع ذلك؟

من المتوقع نشر جيل جديد من بطاريات Li-ion المتقدمة قبل الجيل الأول من بطاريات الحالة الصلبة. ستكون مثالية للاستخدام في تطبيقات مثل أنظمة تخزين الطاقة لمصادر الطاقة المتجددة والنقل (البحرية والسكك الحديدية والطيران والتنقل على الطرق الوعرة) حيث تكون الطاقة العالية والطاقة العالية والسلامة أمرًا إلزاميًا.

الكبريت الليثيوم

في بطاريات Li-ion ، يتم تخزين أيونات الليثيوم في مواد نشطة تعمل بمثابة هياكل مضيفة مستقرة أثناء الشحن والتفريغ. في بطاريات الليثيوم الكبريت (Li-S) ، لا توجد هياكل مضيفة. أثناء التفريغ ، يتم استهلاك أنود الليثيوم ويتحول الكبريت إلى مجموعة متنوعة من المركبات الكيميائية ؛ أثناء الشحن ، تتم العملية العكسية.

ما هي مزاياها؟

تستخدم بطارية Li-S مواد نشطة خفيفة للغاية: الكبريت في القطب الموجب والليثيوم المعدني كقطب سالب. هذا هو السبب في أن كثافة طاقتها النظرية عالية بشكل غير عادي: أربع مرات أكبر من كثافة Li-ion. هذا يجعلها مناسبة بشكل جيد لصناعات الطيران والفضاء.

اختارت Saft وفضلت تقنية Li-S الواعدة القائمة على إلكتروليت الحالة الصلبة. يجلب هذا المسار التقني كثافة طاقة عالية جدًا وعمرًا طويلاً ويتغلب على العيوب الرئيسية لسائل Li-S القائم على السوائل (عمر محدود ، تفريغ ذاتي مرتفع ، ...).

علاوة على ذلك ، تعد هذه التقنية مكملة لحالة Li-ion الصلبة بفضل كثافة طاقة الجاذبية الفائقة (+ 30٪ على المحك في Wh / kg).

متى يمكن أن نتوقع ذلك؟

تم بالفعل التغلب على حواجز التكنولوجيا الرئيسية ومستوى النضج يتقدم بسرعة كبيرة نحو نماذج أولية واسعة النطاق.

بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب عمرًا طويلًا للبطارية ، من المتوقع أن تصل هذه التقنية إلى السوق بعد Li-ion في الحالة الصلبة مباشرةً.

بطاريات المستقبل


بطاريات المستقبل ، قريبًا: اشحنها في ثوانٍ ،

(Pocket-lint) - بينما تتطور الهواتف الذكية والمنازل الذكية وحتى الأجهزة القابلة للارتداء بشكل أكثر تقدمًا ، إلا أنها لا تزال مقيدة بالطاقة. لم تتطور البطارية منذ عقود. لكننا على وشك ثورة في السلطة.

تدرك شركات التكنولوجيا والسيارات الكبيرة قيود بطاريات أيونات الليثيوم. بينما أصبحت الرقائق وأنظمة التشغيل أكثر كفاءة لتوفير الطاقة ، ما زلنا ننظر فقط إلى يوم أو يومين من الاستخدام على الهاتف الذكي قبل الاضطرار إلى إعادة الشحن.

بينما قد يستغرق الأمر بعض الوقت قبل أن نتخلص من هواتفنا لمدة أسبوع ، إلا أن التطوير يسير بشكل جيد. لقد جمعنا أفضل اكتشافات البطاريات التي يمكن أن تكون معنا قريبًا ، من الشحن عبر الهواء إلى إعادة الشحن فائقة السرعة لمدة 30 ثانية. نأمل أن ترى هذه التقنية في أجهزتك قريبًا.

يمكن أن تؤدي البطاريات الهيكلية إلى مركبات كهربائية فائقة الخفة
كان البحث في جامعة تشالمرز للتكنولوجيا يبحث في استخدام البطارية ليس فقط من أجل الطاقة ، ولكن كمكون هيكلي ، لسنوات عديدة. الميزة التي يوفرها هذا هو أن المنتج يمكنه تقليل المكونات الهيكلية لأن البطارية تحتوي على القوة للقيام بهذه المهام. باستخدام ألياف الكربون كقطب سالب بينما الموجب عبارة عن فوسفات حديد الليثيوم ، فإن أحدث بطارية لها صلابة تبلغ 25GPa ، على الرغم من أنه لا يزال هناك بعض الطريق لزيادة سعة الطاقة.

نوى للتقنيات

قطب كهربائي من الأنابيب النانوية الكربونية المحاذاة رأسياً
صممت NAWA Technologies وحصلت على براءة اختراع لقطب الكربون فائق السرعة ، والذي تقول إنه سيغير قواعد اللعبة في سوق البطاريات. وهي تستخدم تصميم أنابيب نانوية كربونية محاذاة رأسيًا (VACNT) وتقول NAWA إنها يمكن أن تعزز طاقة البطارية عشرة أضعاف ، وتزيد من تخزين الطاقة بعامل ثلاثة ، وتزيد من دورة حياة البطارية خمس مرات. ترى الشركة أن السيارات الكهربائية هي المستفيد الرئيسي ، مما يقلل من انبعاثات الكربون وتكلفة إنتاج البطاريات ، مع تعزيز الأداء. تقول NAWA أن مدى 1000 كيلومتر يمكن أن يصبح هو القاعدة ، مع تقليل أوقات الشحن إلى 5 دقائق للوصول إلى 80 في المائة. يمكن أن تكون التكنولوجيا قيد الإنتاج في أقرب وقت ممكن بحلول عام 2023.

بطارية ليثيوم أيون خالية من الكوبالت

طور باحثون في جامعة تكساس بطارية ليثيوم أيون لا تستخدم الكوبالت في كاثودها. وبدلاً من ذلك ، تحولت إلى نسبة عالية من النيكل (89 في المائة) باستخدام المنجنيز والألمنيوم للمكونات الأخرى. قال البروفيسور أروموجام مانثيرام ، قسم ووكر للهندسة الميكانيكية ومدير معهد تكساس للمواد: "الكوبالت هو العنصر الأقل وفرة والأغلى في كاثودات البطاريات". "ونحن نقضي عليه نهائيا". يقول الفريق إنهم تغلبوا على المشاكل الشائعة مع هذا الحل ، مما يضمن عمر بطارية جيد وتوزيعًا متساويًا للأيونات.

شركة SVOLT تكشف عن بطاريات خالية من الكوبالت للسيارات الكهربائية

في حين أن خصائص تقليل انبعاثات السيارات الكهربائية مقبولة على نطاق واسع ، لا يزال هناك جدل حول البطاريات ، لا سيما استخدام المعادن مثل الكوبالت. أعلنت شركة SVOLT ، ومقرها مدينة تشانغتشو بالصين ، أنها صنعت بطاريات خالية من الكوبالت مصممة لسوق السيارات الكهربائية. بصرف النظر عن تقليل المعادن الأرضية النادرة ، تدعي الشركة أن لديها كثافة طاقة أعلى ، مما قد يؤدي إلى نطاقات تصل إلى 800 كيلومتر (500 ميل) للسيارات الكهربائية ، مع إطالة عمر البطارية وزيادة السلامة. بالضبط حيث سنرى هذه البطاريات لا نعرفه ، لكن الشركة أكدت أنها تعمل مع شركة تصنيع أوروبية كبيرة.

خطوة أقرب إلى بطاريات الليثيوم أيون السليكونية

سعياً للتغلب على مشكلة السيليكون غير المستقر في بطاريات أيونات الليثيوم ، طور باحثون في جامعة شرق فنلندا طريقة لإنتاج أنود هجين ، باستخدام جزيئات السيليكون ذات المسام المتوسطة والأنابيب النانوية الكربونية. الهدف في النهاية هو استبدال الجرافيت باعتباره الأنود في البطاريات واستخدام السيليكون ، الذي تبلغ سعته عشرة أضعاف السعة. يؤدي استخدام هذه المادة الهجينة إلى تحسين أداء البطارية ، بينما يتم إنتاج مادة السيليكون بشكل مستدام من رماد قشر الشعير.

جامعة موناش

يمكن أن تتفوق بطاريات الليثيوم الكبريتية على Li-Ion ، ويكون لها تأثير بيئي أقل
طور باحثو جامعة موناش بطارية ليثيوم-كبريت يمكنها تشغيل هاتف ذكي لمدة 5 أيام ، متفوقةً بذلك على الليثيوم أيون. لقد صنع الباحثون هذه البطارية ، ولديهم براءات اختراع ومصلحة الشركات المصنعة. حصلت المجموعة على تمويل لمزيد من الأبحاث في عام 2020 ، قائلة إن البحث المستمر في استخدام السيارات والشبكات سيستمر.

يقال إن تقنية البطاريات الجديدة لها تأثير بيئي أقل من الليثيوم أيون وتكاليف تصنيع أقل ، بينما توفر إمكانية تشغيل سيارة لمسافة 1000 كيلومتر (620 ميلاً) ، أو هاتف ذكي لمدة 5 أيام.

يتم الحصول على بطارية IBM من مياه البحر وتتفوق على الليثيوم أيون
ذكرت شركة IBM Research أنها اكتشفت كيمياء بطارية جديدة خالية من المعادن الثقيلة مثل النيكل والكوبالت ويمكن أن تتفوق على الليثيوم أيون. تقول شركة IBM Research أن هذه الكيمياء لم تُستخدم أبدًا معًا في بطارية من قبل ، وأنه يمكن استخلاص المواد من مياه البحر.

أداء البطارية واعد ، حيث تقول شركة IBM Research أنها تستطيع التفوق على أيونات الليثيوم في عدد من المجالات المختلفة - فهي أرخص في التصنيع ، ويمكن شحنها أسرع من الليثيوم أيون ويمكنها حزم طاقة وطاقة أعلى. كثافات. كل هذا متوفر في بطارية ذات قابلية منخفضة للاشتعال للإلكتروليتات.

يشير IBM Research إلى أن هذه المزايا ستجعل تقنية البطاريات الجديدة مناسبة للسيارات الكهربائية ، وهي تعمل مع Mercedes-Benz من بين آخرين لتطوير هذه التقنية إلى بطارية تجارية قابلة للحياة.


نظام إدارة بطارية باناسونيك

في حين أن بطاريات الليثيوم أيون موجودة في كل مكان وتتزايد في حالات الاستخدام ، فإن إدارة هذه البطاريات ، بما في ذلك تحديد متى وصلت تلك البطاريات إلى نهاية عمرها الافتراضي ، أمر صعب. ابتكرت شركة باناسونيك ، التي تعمل مع الأستاذ ماساهيرو فوكوي من جامعة ريتسوميكان ، تقنية جديدة لإدارة البطاريات تجعلها أسهل كثيرًا في مراقبة البطاريات وتحديد القيمة المتبقية من أيونات الليثيوم فيها.

تقول باناسونيك إن تقنيتها الجديدة يمكن تطبيقها بسهولة من خلال تغيير نظام إدارة البطارية ، مما يسهل مراقبة وتقييم البطاريات بخلايا متعددة مكدسة ، وهو نوع من الأشياء التي قد تجدها في السيارة الكهربائية. تقول باناسونيك أن هذا النظام سيساعد في الدفع نحو الاستدامة من خلال القدرة على إدارة إعادة استخدام وإعادة تدوير بطاريات الليثيوم أيون بشكل أفضل.

تعديل درجة الحرارة غير المتكافئة

أظهرت الأبحاث طريقة شحن تقربنا خطوة أقرب إلى الشحن السريع للغاية - XFC - الذي يهدف إلى توفير 200 ميل من نطاق السيارة الكهربائية في حوالي 10 دقائق مع شحن 400 كيلو واط. تتمثل إحدى مشكلات الشحن في طلاء Li في البطاريات ، لذا فإن طريقة تعديل درجة الحرارة غير المتكافئة تشحن بدرجة حرارة أعلى لتقليل الطلاء ، ولكنها تحد من ذلك إلى 10 دقائق ، وتجنب نمو الطور البيني للكهرباء الصلبة ، مما قد يقلل من عمر البطارية. تم الإبلاغ عن هذه الطريقة لتقليل تدهور البطارية مع السماح بشحن XFC.

بطارية الرمل تمنحك عمر بطارية أطول بثلاث مرات

يستخدم هذا النوع البديل من بطاريات الليثيوم أيون السيليكون لتحقيق أداء أفضل بثلاث مرات من بطاريات ليثيوم أيون الجرافيت الحالية. لا تزال البطارية ليثيوم أيون مثل تلك الموجودة في هاتفك الذكي ، لكنها تستخدم السيليكون بدلاً من الجرافيت في الأنودات.

ركز العلماء في جامعة كاليفورنيا ريفرسايد على نانو السيليكون لفترة من الوقت ، لكنه يتدهور بسرعة كبيرة ويصعب إنتاجه بكميات كبيرة. باستخدام الرمل يمكن تنقيته ومسحوقه ثم طحنه بالملح والمغنيسيوم قبل تسخينه لإزالة الأكسجين الناتج عن السيليكون النقي. هذا مسامي وثلاثي الأبعاد مما يساعد في الأداء وربما العمر الافتراضي للبطاريات. لقد التقطنا هذا البحث في الأصل في عام 2014 والآن بدأ يؤتي ثماره.

Silanano هي شركة ناشئة في مجال تكنولوجيا البطاريات تقدم هذه التقنية إلى السوق وشهدت استثمارات كبيرة من شركات مثل Daimler و BMW. تقول الشركة أنه يمكن إسقاط حلها في تصنيع بطاريات الليثيوم أيون الحالية ، لذا فهي جاهزة للنشر القابل للتطوير ، وتعهد بزيادة أداء البطارية بنسبة 20 في المائة الآن ، أو 40 في المائة في المستقبل القريب.

التقاط الطاقة من شبكة Wi-Fi

في حين أن الشحن الاستقرائي اللاسلكي أمر شائع ، فإن القدرة على التقاط الطاقة من شبكة Wi-Fi أو الموجات الكهرومغناطيسية الأخرى تظل تحديًا. ومع ذلك ، فقد طور فريق من الباحثين ريتينا (هوائي لتجميع الموجات الراديوية) لا تعتقده سوى عدة ذرات ، مما يجعله مرنًا بشكل لا يصدق.

الفكرة هي أن الأجهزة يمكن أن تدمج هذا المستقيم القائم على ثاني كبريتيد الموليبدينوم بحيث يمكن حصاد طاقة التيار المتردد من شبكة Wi-Fi في الهواء وتحويلها إلى التيار المستمر ، إما لإعادة شحن البطارية أو تشغيل الجهاز مباشرة. يمكن أن يؤدي ذلك إلى ظهور حبوب طبية تعمل بالطاقة دون الحاجة إلى بطارية داخلية (أكثر أمانًا للمريض) ، أو أجهزة محمولة لا تحتاج إلى توصيلها بمصدر طاقة لإعادة الشحن.

الطاقة المحصودة من صاحب الجهاز

قد تكون مصدر الطاقة لجهازك التالي ، إذا أتى البحث في TENGs ثماره. TENG - أو المولدات النانوية الكهربائية الاحتكاكية - عبارة عن تقنية لتجميع الطاقة تلتقط التيار الكهربائي المتولد من خلال ملامسة مادتين.

قدم فريق بحثي في ​​معهد Surrey للتكنولوجيا المتقدمة وجامعة Surrey نظرة ثاقبة حول كيفية وضع هذه التكنولوجيا في مكانها لتشغيل أشياء مثل الأجهزة القابلة للارتداء. في حين أننا بعيدون عن رؤيتها أثناء العمل ، يجب أن يمنح البحث المصممين الأدوات التي يحتاجونها لفهم وتحسين تنفيذ TENG في المستقبل بشكل فعال.


بطاريات أسلاك النانو الذهبية

لقد نجحت العقول العظيمة في جامعة كاليفورنيا في إيرفين في تحطيم بطاريات الأسلاك النانوية التي يمكنها تحمل الكثير من إعادة الشحن. قد تكون النتيجة بطاريات مستقبلية لا تموت.

الأسلاك النانوية ، أرق ألف مرة من شعرة الإنسان ، تشكل إمكانية عظيمة لبطاريات مستقبلية. لكنها تعطلت دائمًا عند إعادة الشحن. يستخدم هذا الاكتشاف أسلاكًا نانوية من الذهب في إلكتروليت هلامي لتجنب ذلك. في الواقع ، تم اختبار هذه البطاريات لإعادة شحنها أكثر من 200000 مرة في ثلاثة أشهر ولم تظهر أي تدهور على الإطلاق.


الحالة الصلبة ليثيوم أيون

توفر بطاريات الحالة الصلبة تقليديًا الاستقرار ولكن على حساب عمليات نقل الإلكتروليت. كتبت ورقة بحثية نشرها علماء تويوتا عن اختباراتهم لبطارية الحالة الصلبة التي تستخدم موصلات كبريتيد فائقة التأين. كل هذا يعني بطارية فائقة.

والنتيجة بطارية يمكنها العمل بمستويات مكثف فائق لشحنها أو تفريغها بالكامل في سبع دقائق فقط - مما يجعلها مثالية للسيارات. نظرًا لحالتها الصلبة ، فهذا يعني أيضًا أنها أكثر استقرارًا وأمانًا من البطاريات الحالية. يجب أن تكون وحدة الحالة الصلبة أيضًا قادرة على العمل في درجات حرارة منخفضة تصل إلى 30 درجة مئوية تحت الصفر وما يصل إلى مائة.

لا تزال مواد الإلكتروليت تشكل تحديات ، لذا لا تتوقع رؤيتها في السيارات قريبًا ، لكنها خطوة في الاتجاه الصحيح نحو بطاريات شحن أسرع وأكثر أمانًا.


بطاريات جرافات جرافين

تتمتع بطاريات الجرافين بإمكانية أن تكون واحدة من أفضل بطاريات الجرافين المتوفرة. طورت شركة Grabat بطاريات الجرافين التي يمكن أن توفر للسيارات الكهربائية مدى قيادة يصل إلى 500 ميل عند الشحن.

تقول شركة Graphenano ، الشركة التي تقف وراء التطوير ، إن البطاريات يمكن شحنها بالكامل في غضون دقائق قليلة ويمكن شحنها وتفريغها أسرع 33 مرة من أيون الليثيوم. يعتبر التفريغ مهمًا أيضًا لأشياء مثل السيارات التي تريد كميات هائلة من الطاقة من أجل الانسحاب بسرعة.

لا توجد أي معلومات حول ما إذا كانت بطاريات Grabat تُستخدم حاليًا في أي منتجات ، لكن الشركة لديها بطاريات متوفرة للسيارات والطائرات بدون طيار والدراجات وحتى المنزل.


المكثفات الفائقة الدقيقة المصنوعة بالليزر


حقق العلماء في جامعة رايس اختراقة في المكثفات الفائقة الدقيقة. حاليًا ، يعد صنعها مكلفًا ولكن باستخدام الليزر الذي قد يتغير قريبًا.

باستخدام الليزر لحرق أنماط الأقطاب إلى صفائح من البلاستيك ، تنخفض تكاليف التصنيع والجهد بشكل كبير. والنتيجة هي بطارية يمكن شحنها أسرع 50 مرة من البطاريات الحالية وتفريغها حتى أبطأ من المكثفات الفائقة الحالية. بل إنهم يتمتعون بالقوة والقدرة على العمل بعد الانحناء أكثر من 10000 مرة في الاختبار.

البطاريات الإسفنجية

برييتو يعتقد أن مستقبل البطاريات ثلاثي الأبعاد. تمكنت الشركة من كسر هذا ببطاريتها التي تستخدم ركيزة من الرغوة النحاسية.

هذا يعني أن هذه البطاريات لن تكون أكثر أمانًا فقط ، وذلك بفضل عدم وجود إلكتروليت قابل للاشتعال ، ولكنها ستوفر أيضًا عمرًا أطول ، وشحنًا أسرع ، وكثافة أعلى بخمس مرات ، وستكون أرخص في التصنيع وتكون أصغر من العروض الحالية.

تهدف Prieto إلى وضع بطارياتها في أشياء صغيرة أولاً ، مثل الأجهزة القابلة للارتداء. لكنه يقول إنه يمكن ترقية البطاريات حتى نتمكن من رؤيتها في الهواتف وربما حتى في السيارات في المستقبل.

البطارية القابلة للطي تشبه الورق ولكنها متينة

تم تطوير بطارية Jenax J.Flex لجعل الأجهزة القابلة للانحناء ممكنة. يمكن طي البطارية التي تشبه الورق وهي مقاومة للماء مما يعني أنه يمكن دمجها في الملابس والأجهزة القابلة للارتداء.

تم إنشاء البطارية بالفعل وتم اختبار سلامتها ، بما في ذلك طيها أكثر من 200000 مرة دون فقدان الأداء.


uBeam على الشحن الجوي

يستخدم uBeam الموجات فوق الصوتية لنقل الكهرباء. تتحول الطاقة إلى موجات صوتية ، غير مسموعة للإنسان والحيوان ، والتي يتم نقلها ثم تحويلها مرة أخرى إلى طاقة عند وصولها إلى الجهاز.

تم اكتشاف مفهوم uBeam بواسطة خريجة علم الأحياء الفلكية البالغة من العمر 25 عامًا ميريديث بيري. لقد أنشأت الشركة التي ستتيح شحن الأجهزة عبر الهواء باستخدام لوحة بسمك 5 مم. يمكن توصيل أجهزة الإرسال هذه بالجدران ، أو تحويلها إلى فن زخرفي ، لنقل الطاقة إلى الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة. الأدوات تحتاج فقط إلى جهاز استقبال رفيع لتلقي الشحن.

StoreDot يشحن الهواتف المحمولة في 30 ثانية

طورت StoreDot ، وهي شركة ناشئة ولدت من قسم تكنولوجيا النانو في جامعة تل أبيب ، شاحن StoreDot. إنه يعمل مع الهواتف الذكية الحالية ويستخدم أشباه الموصلات البيولوجية المصنوعة من المركبات العضوية التي تحدث بشكل طبيعي والمعروفة باسم الببتيدات - سلاسل قصيرة من الأحماض الأمينية - وهي اللبنات الأساسية للبروتينات.

والنتيجة شاحن يمكنه إعادة شحن الهواتف الذكية في 60 ثانية. تشتمل البطارية على "مركبات عضوية غير قابلة للاشتعال مغلفة بهيكل حماية أمان متعدد الطبقات يمنع زيادة الجهد والتسخين" ، لذلك يجب ألا تكون هناك مشكلات في انفجارها.

كما كشفت الشركة عن خطط لبناء بطارية للسيارات الكهربائية يتم شحنها في خمس دقائق وتقدم مدى يصل إلى 300 ميل.

لا توجد أي معلومات عن موعد توفر بطاريات StoreDot على نطاق عالمي - كنا نتوقع وصولها في عام 2017 - ولكن عندما يفعلون ذلك ، نتوقع أن تصبح هذه البطاريات مشهورة بشكل لا يصدق.

شاحن شمسي شفاف

قامت Alcatel بعرض هاتف محمول بلوحة شمسية شفافة فوق الشاشة تسمح للمستخدمين بشحن هواتفهم بمجرد وضعها في الشمس.

على الرغم من أنه من غير المحتمل أن يكون متاحًا تجاريًا لبعض الوقت ، إلا أن الشركة تأمل أن تقطع شوطا ما في حل المشكلات اليومية المتمثلة في عدم امتلاك طاقة بطارية كافية. سيعمل الهاتف بأشعة الشمس المباشرة بالإضافة إلى الأضواء القياسية بنفس طريقة عمل الألواح الشمسية العادية.

الطاقة

توفر بطارية الألومنيوم-الهواء محركًا بطول 1100 ميل عند الشحن
تمكنت سيارة من القيادة مسافة 1100 ميل بشحنة بطارية واحدة. يكمن سر هذا النطاق الفائق في نوع من تقنيات البطاريات تسمى هواء الألمنيوم الذي يستخدم الأكسجين من الهواء لملء الكاثود الخاص به. وهذا يجعلها أخف بكثير من بطاريات الليثيوم أيون المملوءة بالسائل لإعطاء السيارة مدى أكبر بكثير.

بطاريات تعمل بالبول

تمول مؤسسة بيل جيتس مزيدًا من الأبحاث التي أجراها مختبر بريستول الروبوتي الذي اكتشف البطاريات التي يمكن تشغيلها عن طريق البول. إنه فعال بما يكفي لشحن الهاتف الذكي الذي عرضه العلماء بالفعل. ولكن كيف يعمل؟

باستخدام خلية الوقود الميكروبية ، تأخذ الكائنات الحية الدقيقة البول وتفككه وتنتج الكهرباء.

تعمل بالطاقة الصوتية

صمم باحثون في المملكة المتحدة هاتفًا قادرًا على الشحن باستخدام الصوت المحيط في الغلاف الجوي من حوله.

تم بناء الهاتف الذكي باستخدام مبدأ يسمى التأثير الكهروإجهادي. تم إنشاء المولدات النانوية التي تحصد الضوضاء المحيطة وتحولها إلى تيار كهربائي.

حتى أن الأشرطة النانوية تستجيب للصوت البشري ، مما يعني أن مستخدمي الهواتف المحمولة الثرثارين يمكنهم بالفعل تشغيل هواتفهم أثناء التحدث.

شحن أسرع عشرين مرة ، بطارية Ryden ثنائية الكربون

أعلنت شركة Power Japan Plus بالفعل عن تقنية البطاريات الجديدة هذه والتي تسمى Ryden dual carbon. لن يستمر فقط لفترة أطول ويتم شحنه بشكل أسرع من الليثيوم ولكن يمكن تصنيعه باستخدام نفس المصانع التي تُصنع فيها بطاريات الليثيوم.

تستخدم البطاريات مواد كربونية مما يعني أنها أكثر استدامة وصديقة للبيئة من البدائل الحالية. هذا يعني أيضًا أن البطاريات ستشحن أسرع بعشرين مرة من أيونات الليثيوم. ستكون أيضًا أكثر متانة ، مع القدرة على تحمل ما يصل إلى 3000 دورة شحن ، بالإضافة إلى أنها أكثر أمانًا مع انخفاض فرص نشوب حريق أو انفجار.

بطاريات أيون الصوديوم

يعمل العلماء في اليابان على أنواع جديدة من البطاريات التي لا تحتاج إلى الليثيوم مثل بطارية هاتفك الذكي. ستستخدم هذه البطاريات الجديدة الصوديوم ، وهو أحد أكثر المواد شيوعًا على هذا الكوكب بدلاً من الليثيوم النادر - وستكون أكثر كفاءة بسبع مرات من البطاريات التقليدية.

تجري الأبحاث حول بطاريات أيونات الصوديوم منذ الثمانينيات في محاولة لإيجاد بديل أرخص للليثيوم. باستخدام الملح ، العنصر السادس الأكثر شيوعًا على هذا الكوكب ، يمكن جعل البطاريات أرخص بكثير. من المتوقع أن يبدأ تسويق البطاريات للهواتف الذكية والسيارات والمزيد في السنوات الخمس إلى العشر القادمة.


شاحن خلايا وقود الهيدروجين Upp

الشاحن المتنقل لخلايا وقود الهيدروجين Upp متاح الآن. يستخدم الهيدروجين لتشغيل هاتفك ويبقيك بعيدًا عن الشبكة ويبقى صديقًا للبيئة.

ستوفر خلية هيدروجينية واحدة خمس شحنات كاملة للهاتف المحمول (سعة 25 وات في الساعة لكل خلية). والمنتج الثانوي الوحيد هو بخار الماء. يعني مقبس USB من النوع A أنه سيشحن معظم أجهزة USB بإخراج 5V ، 5W ، 1000mA.

البطاريات مع طفاية حريق مدمجة
ليس من غير المألوف أن ترتفع درجة حرارة بطاريات الليثيوم أيون ، وتشتعل فيها النيران ، بل وربما تنفجر. تعد البطارية في Samsung Galaxy Note 7 خير مثال على ذلك. توصل باحثون في جامعة ستانفورد إلى بطاريات ليثيوم أيون مزودة بطفايات حريق مدمجة.

تحتوي البطارية على مكون يسمى ثلاثي فينيل فوسفات ، والذي يستخدم بشكل شائع كمثبط للهب في الإلكترونيات ، يضاف إلى الألياف البلاستيكية للمساعدة في إبقاء الأقطاب الموجبة والسالبة منفصلين. إذا ارتفعت درجة حرارة البطارية عن 150 درجة مئوية ، تذوب الألياف البلاستيكية وتتحرر مادة ثلاثي فينيل الفوسفات الكيميائية. تظهر الأبحاث أن هذه الطريقة الجديدة يمكن أن تمنع البطاريات من الاشتعال في 0.4 ثانية.

بطاريات آمنة من الانفجار

تحتوي بطاريات الليثيوم أيون على طبقة مادة مسامية سائلة متطايرة نوعًا ما محصورة بين طبقات الأنود والكاثود. طور مايك زيمرمان ، الباحث في جامعة تافتس في ماساتشوستس ، بطارية تضاعف قدرة بطاريات الليثيوم أيون ، ولكن دون المخاطر الكامنة.

بطارية Zimmerman نحيفة بشكل لا يصدق ، فهي أثخن قليلاً من بطاقتي ائتمان ، وتستبدل السائل المنحل بالكهرباء بغشاء بلاستيكي له خصائص مماثلة. يمكن أن تتحمل الثقب والتقطيع ويمكن أن تتعرض للحرارة لأنها غير قابلة للاشتعال. لا يزال هناك الكثير من البحث الذي يتعين القيام به قبل أن تتمكن التكنولوجيا من الوصول إلى السوق ، ولكن من الجيد معرفة أن هناك خيارات أكثر أمانًا.

بطاريات التدفق السائل

طور علماء جامعة هارفارد بطارية تخزن طاقتها في جزيئات عضوية مذابة في ماء ذي أس هيدروجيني متعادل. يقول الباحثون إن هذه الطريقة الجديدة ستسمح لبطارية التدفق بالعمل لفترة طويلة بشكل استثنائي مقارنة ببطاريات الليثيوم أيون الحالية.

من غير المحتمل أن نرى التكنولوجيا في الهواتف الذكية وما شابه ذلك ، حيث يتم تخزين الحل السائل المرتبط ببطاريات التدفق في خزانات كبيرة ، كلما كان ذلك أفضل. يُعتقد أنها يمكن أن تكون طريقة مثالية لتخزين الطاقة الناتجة عن حلول الطاقة المتجددة مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية.

في الواقع ، استخدمت الأبحاث التي أجرتها جامعة ستانفورد معدنًا سائلًا في بطارية متدفقة مع نتائج عظيمة محتملة ، حيث تدعي ضعف الجهد الكهربائي لبطاريات التدفق التقليدية. اقترح الفريق أن هذه قد تكون طريقة رائعة لتخزين مصادر الطاقة المتقطعة ، مثل الرياح أو الطاقة الشمسية ، للإفراج السريع عن الشبكة عند الطلب.

قامت IBM و ETH Zurich بتطوير بطارية تدفق سائل أصغر بكثير يمكن استخدامها في الأجهزة المحمولة. تدعي هذه البطارية الجديدة أنها لا توفر الطاقة للمكونات فحسب ، بل تبردها في نفس الوقت. اكتشفت الشركتان سائلين على مستوى المهمة ، وسيتم استخدامهما في نظام يمكن أن ينتج 1.4 واط من الطاقة لكل سم مربع ، مع 1 واط من الطاقة محفوظة لتشغيل البطارية.

بطارية Zap & Go Carbon-ion
قامت شركة ZapGo التي تتخذ من أكسفورد مقراً لها بتطوير وإنتاج أول بطارية كربون أيون جاهزة للاستخدام الاستهلاكي الآن. تجمع بطارية أيون الكربون بين إمكانات الشحن الفائقة السرعة التي تتمتع بها المكثفات الفائقة ، وأداء بطارية ليثيوم أيون ، وكل ذلك مع إمكانية إعادة تدويرها بالكامل.

تمتلك الشركة شاحن powerbank يتم شحنه بالكامل في غضون خمس دقائق ، ثم يتم شحن الهاتف الذكي بالكامل في غضون ساعتين.

بطاريات الزنك الهوائية

يعتقد العلماء في جامعة سيدني أنهم توصلوا إلى طريقة لتصنيع بطاريات الزنك الهوائية بأرخص بكثير من الطرق الحالية. يمكن اعتبار بطاريات الزنك الهوائية أفضل من بطاريات الليثيوم أيون ، لأنها لا تشتعل فيها النيران. المشكلة الوحيدة هي أنها تعتمد على مكونات باهظة الثمن للعمل.

تمكنت Sydney Uni من إنشاء بطارية زنك هواء دون الحاجة إلى المكونات باهظة الثمن ، بل إلى بعض البدائل الأرخص. قد تكون البطاريات الأرخص والأكثر أمانًا في طريقها!

ملابس ذكية

يعمل الباحثون في جامعة ساري على تطوير طريقة تمكنك من استخدام ملابسك كمصدر للقوة. تسمى البطارية المولدات النانوية الكهربائية الثلاثية (TENGs) ، والتي تحول الحركة إلى طاقة مخزنة. يمكن بعد ذلك استخدام الكهرباء المخزنة لتشغيل الهواتف المحمولة أو الأجهزة مثل أجهزة تتبع اللياقة البدنية Fitbit.

يمكن تطبيق هذه التقنية على أكثر من مجرد الملابس أيضًا ، ويمكن دمجها في الرصيف ، لذلك عندما يمشي الناس فوقها باستمرار ، يمكنها تخزين الكهرباء التي يمكن استخدامها بعد ذلك لتشغيل المصابيح الكهربائية ، أو في إطار السيارة حتى تتمكن من تشغيلها. سيارة.


بطاريات قابلة للتمدد

طور المهندسون في جامعة كاليفورنيا في سان دييغو خلية وقود حيوي قابلة للتمدد يمكنها توليد الكهرباء من العرق. يقال إن الطاقة المولدة كافية لتشغيل مصابيح LED وأجهزة راديو Bluetooth ، مما يعني أنه يمكن يومًا ما تشغيل الأجهزة القابلة للارتداء مثل الساعات الذكية وأجهزة تتبع اللياقة البدنية.

بطارية الجرافين من سامسونج

تمكنت سامسونج من تطوير "كرات الجرافين" القادرة على زيادة قدرة بطاريات الليثيوم أيون الحالية بنسبة 45 في المائة ، وإعادة شحنها خمس مرات أسرع من البطاريات الحالية. لوضع ذلك في السياق ، تقول سامسونج إن بطاريتها الجديدة القائمة على الجرافين يمكن إعادة شحنها بالكامل في 12 دقيقة ، مقارنة بحوالي ساعة للوحدة الحالية.

تقول شركة Samsung أيضًا إن لديها استخدامات تتجاوز الهواتف الذكية ، قائلة إنه يمكن استخدامها في السيارات الكهربائية حيث يمكنها تحمل درجات حرارة تصل إلى 60 درجة مئوية.

شحن أسرع وأكثر أمانًا لبطاريات الليثيوم أيون الحالية
طور العلماء في WMG في جامعة وارويك تقنية جديدة تسمح بشحن بطاريات الليثيوم أيون الحالية بما يصل إلى خمس مرات أسرع من الحدود الحالية الموصى بها. تقيس التكنولوجيا باستمرار درجة حرارة البطارية بدقة أكبر بكثير من الطرق الحالية.

لقد وجد العلماء أنه يمكن في الواقع دفع البطاريات الحالية إلى ما هو أبعد من الحدود الموصى بها دون التأثير على الأداء أو ارتفاع درجة الحرارة. ربما لا نحتاج إلى أي من البطاريات الجديدة الأخرى المذكورة على الإطلاق!

بطاريات المستقبل


مستقبل البطاريات


شيرلي مينج من جامعة كاليفورنيا في سان دييغو تتحدث عن تخزين الطاقة
يعتمد مستقبل طريقة صنع ونقل واستخدام الطاقة بشكل كبير على أكتاف تكنولوجيا تخزين الطاقة.

الشبكة الكهربائية الحالية في الولايات المتحدة غير مستقرة ، ونقص التمويل ، وغير قادرة على تحريك الأمة نحو مستقبل طاقة نظيفة. من أجل الاستفادة من التقنيات المتجددة الناشئة ، وضع الباحثون أنظارهم على تطوير أجهزة تخزين الطاقة القادرة على تسخير كميات هائلة من الطاقة للتطبيقات التي تتراوح بين تخزين الشبكة والمركبات الكهربائية.

Y. Shirley Meng ، عضو ECS وأستاذ في جامعة كاليفورنيا ، سان دييغو ، هي عالمة في طليعة تكنولوجيا الطاقة ، وهي رائدة في التطورات الأساسية المتطورة القادرة على دفع اختراقات كبيرة في تخزين الطاقة من المختبر إلى السوق.

السعي وراء المشاعر

كان شغف منغ بالطاقة مدفوعًا بفضولها حول الطائرات عندما كانت فتاة صغيرة. دفعتها الرغبة في فهم كيف يمكن أن تكون بعض المعادن خفيفة جدًا ، لكنها قوية جدًا ، في البداية نحو علم المواد. بينما واصلت منغ تعليمها ، بدأت في استكشاف أكاسيد فائقة التوصيل وتطوير أكاسيد معقدة لتخزين الطاقة.

يقول مينج ، الحائز على جائزة ECS Charles W. Tobias Young Investigator Award لعام 2016 ، "بعد ذلك ، تعلمت عن السيارات الكهربائية". "بالنسبة لي ، إنها رائعة للغاية. أنا شخص لا يحب أطقم الشاي. انا احب السيارات."

معالجة تغير المناخ

في حين أن الاهتمامات في الطاقة والسيارات قد دفعت في البداية Meng نحو السيارات الكهربائية وحلول الطاقة المستدامة ، إلا أنها سرعان ما طورت شغفًا آخر من شأنه أن يحفزها على إنتاج البحوث الأساسية التي يمكن أن تساعد في تحويل قطاعي الطاقة والنقل: تغير المناخ.

جلب التطور العالمي للصناعة والتكنولوجيا في القرن العشرين ارتفاعًا كبيرًا في قطاع النقل ، مما أدى إلى استهلاك هائل للوقود الأحفوري. وفقًا لوكالة حماية البيئة الأمريكية ، تمثل الانبعاثات من قطاع النقل حوالي 26 بالمائة من جميع غازات الدفيئة في الولايات المتحدة.

(المزيد: استمع إلى المزيد من المناقشات حول تخزين الطاقة ، والشبكة المتغيرة ، وحواجز الطرق في مصادر الطاقة المتجددة.)


يقول مينج: "أدركت أن تمكين السيارات الكهربائية هو أحد المفاتيح للمساعدة في قضايا الاستدامة البيئية". "لا يوجد سبب يحتم علينا حرق كل هذا الوقود الأحفوري بملايين السيارات."


جعل التخزين على نطاق واسع يحدث

بالنسبة لمنغ ، فإن البيانات المتعلقة بآثار تغير المناخ لا جدال فيها. في جامعة كاليفورنيا في سان دييغو ، ترى معهد سكريبس لعلوم المحيطات يقيس منحنى الانحدار ، ويخلق رسمًا بيانيًا يرسم التغيير المستمر في التركيز في الغلاف الجوي للأرض - مما يُظهر دليلًا مهمًا على الزيادة السريعة في انبعاثات غازات الاحتباس الحراري في الغلاف الجوي للأرض.

يقول مينج: "في 55 عامًا ، ترى هذه الزيادة الهائلة في مستويات ثاني أكسيد الكربون ، وقد قال العلماء بالفعل إن زيادة درجة الحرارة العالمية بدرجتين أمر لا مفر منه حتى لو قمنا بإجراء تغييرات اليوم".

على الرغم من هذه الحقائق ، لا يزال منغ إيجابيًا بأن المركبات الكهربائية والشبكة النظيفة والمتجددة ستصبح مقبولة على نطاق واسع من قبل المجتمع باعتبارها العلم وراء تقدم تخزين الطاقة.

يقول منغ: "ضوء الشمس مجاني لنا جميعًا". "إذا أردنا أن نجعله موردًا لا غنى عنه للبشر ، فنحن بحاجة إلى معرفة كيفية جعل تخزين الطاقة على نطاق واسع يحدث."

يمكن لنيسان ليف السفر لمسافة 100 ميل بشحنة واحدة ويبدأ سعرها من 29 ألف دولار ، الصورة: مايكل جيل
يمكن أن يسافر نيسان ليف لمسافة 100 ميل بتهمة واحدة ويبدأ سعره من 29000 دولار.
الصورة: مايكل جيل

الحواجز الاجتماعية

أدت الاختراقات التكنولوجية في مجال تخزين الطاقة إلى تحويل المركبات الكهربائية من مجرد فضول إلى مركبات فعالة وبأسعار معقولة. ومع ذلك ، لا تزال الحواجز التكنولوجية والاجتماعية موجودة ، مما يمنع المركبات الكهربائية من إحداث تأثير أكبر في السوق.

يقول مينج: "هناك بعض القضايا التي يمكن معالجتها عن طريق التكنولوجيا - عن طريق العلم - ولدي القدرة على إقناع الناس بأن هذه السيارات الكهربائية هي أنظمة فعالة للغاية". لكن هناك أسئلة. على سبيل المثال ، نسميه قلق النطاق ".

لا يمكن أن تتجاوز تقنية البطارية المستخدمة حاليًا في السيارات الكهربائية مدى قيادة يبلغ 300 ميل بشحنة واحدة. نظرًا لأنه لا يمكنك الدخول إلى محطة شحن بالطريقة نفسها التي تستخدمها لمحطة وقود ، يميل السائقون إلى الشعور بالقلق ، خاصة عند السفر لمسافات طويلة.

ومع ذلك ، تظهر دراسة نُشرت مؤخرًا أن القلق من النطاق قد يكون مشكلة ذهنية أكثر من كونها تقنية ، مشيرة إلى أن 87 في المائة من المركبات على الطريق اليوم يمكن استبدالها بمركبات كهربائية وتلبية أو تجاوز متوسط ​​احتياجات السائق اليومية دون إعادة الشحن خلال اليوم.

تحويل الشبكة

في حين أن قطاع النقل قد يحتل المرتبة الثانية عندما يتعلق الأمر بانبعاثات غازات الاحتباس الحراري ، فإن قطاع الطاقة يدعي أنه يحتل المركز الأول. بالنسبة إلى Meng ، تسير المركبات الكهربائية وشبكة الطاقة الخضراء جنبًا إلى جنب في المساعدة في استدامة الكوكب ، مع القاسم المشترك الأساسي للتقدم الضروري في تخزين الطاقة.

شبكة الطاقة هي المكون المركزي لتوليد الطاقة واستخدامها. من خلال تغيير الطريقة التي نصنع بها الطاقة (أي نقل الاعتماد من الوقود الأحفوري إلى الطاقة المتجددة) ، تتغير الشبكة نفسها. تحتاج الشبكة الكهربائية الحالية في الولايات المتحدة إلى إنتاج ما يتم استهلاكه بالضبط في ذلك الوقت. تتسبب طبيعة هذه البنية التحتية في حدوث مشكلات ضخمة لمصادر الطاقة المتقطعة ، مثل الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح ، والتي لا يمكن التحكم فيها مثل الوقود الأحفوري. إذا غابت الشمس أو توقفت الرياح عن الهبوب ، فقد ينتج عن ذلك انقطاع التيار الكهربائي على نطاق واسع. من ناحية أخرى ، يمكن أن تنتج الأيام المشمسة أو العاصفة للغاية فائضًا من الطاقة ، مما قد يؤدي إلى قلي شبكة غير مجهزة لتخزين تدفقات الطاقة.

هذا هو المكان الذي تلعب فيه الأبحاث الأساسية في تخزين الطاقة دورًا محوريًا.

في الآونة الأخيرة ، أظهر مينج وفريق من الباحثين الدوليين زيادة بنسبة 30 إلى 40 في المائة في كثافة الطاقة في مادة كاثود البطارية من خلال التحكم في نشاط الأكسجين. تساعد التطورات الجديدة على المستوى الأساسي في تطوير بطاريات أفضل وتقرب المجتمع خطوة واحدة من تطوير حلول تخزين واسعة النطاق وفعالة وبأسعار معقولة.

لكن منغ لا تضع كل رقاقاتها على بطارية واحدة محددة ، وبدلاً من ذلك تستكشف كل شيء من بطاريات الليثيوم أيون إلى الصوديوم إلى بطاريات التدفق المائي وما هو أبعد من ذلك - تستفيد استفادة كاملة من التطبيقات التي يمكن أن تمتلكها هذه البطاريات الناضجة والجديدة.


تقنيات البطاريات الناشئة

الليثيوم أيون ، على سبيل المثال ، كان المعيار الذهبي في التاريخ الحديث لتخزين الطاقة لكل شيء من الهواتف الذكية إلى سيارات تسلا. لقد أظهرت التكنولوجيا ، التي وصلت لتوها الذكرى السنوية الخامسة والعشرين للتسويق ، واعدة على الدوام للتخزين الشبكي على نطاق واسع نظرًا لطول عمرها وكفاءتها. ومع ذلك ، هناك تقنيات بطاريات واعدة أخرى - على الرغم من أنها قد لا تمتلك سوقًا حاليًا - تستحق ، وفقًا لـ Meng ، الجهد المبذول.

ليثيوم أيون

تم تسويق أول بطارية ليثيوم أيون بواسطة شركة Sony في عام 1991.

يقول منغ: "هناك دائمًا هذا الصوت الذي يقول ،" السوق لم يعد موجودًا بعد ". "ربما السوق ليس هنا ، ولكن كعالم ، أعتقد أن هذه هي الفرصة المثالية لأن وظيفتنا كأكاديميين هي استكشاف الأشياء التي لا يمكن للصناعة تحمل المخاطر لاستكشافها."

وفقًا لـ Meng ، فإن تقنية البطاريات الناشئة الأخرى الواعدة هي بطارية أيون الصوديوم.

يقول مينج: "نريد أن نرى ما إذا كان هناك حل بديل للليثيوم لأن شيئًا مثل الصوديوم سيكون أكثر وفرة". "تعمل بطاريات أيون الصوديوم بإمكانية أقل قليلاً ، مما يجعلها عملية لتخزين الشبكة ، ولكن ليس للسيارات الكهربائية لأن كثافة طاقتها ستكون منخفضة نسبيًا."

قد يكون بديل الليثيوم مفيدًا أيضًا لأنه سيخلق بنية تحتية للطاقة متعددة الأوجه. في الوقت الحالي ، تعتمد العديد من البلدان فقط على الوقود الأحفوري في الغالبية العظمى من إنتاج الطاقة. في المجال السياسي ، يتساءل البعض عما إذا كنا نريد الانتقال إلى الاعتماد الكامل على الوقود الأحفوري لإكمال الاعتماد على الليثيوم إذا كانت هناك إمكانية لتطوير طريقة أكثر تنوعًا لتزويد بلد ما بالطاقة.

يُنظر إلى بطاريات الليثيوم والأكسجين على أنها بديل محتمل آخر لتقنية Li-ion.

يقول مينج: "هناك الكثير من الآراء المستقطبة حول ما إذا كان الأكسجين الليثيوم يمكن أن يكون واعدًا ، لكنني أتذكر دائمًا أنه يُسمح للعلماء بالحلم".

وفقًا لـ Meng ، عليك فقط إلقاء نظرة على الجدول الدوري لترى أن كلا من الليثيوم والأكسجين هما عنصران خفيفان جدًا ، مما يعني أن الجمع بين هذين العنصرين في جهاز تخزين طاقة منفرد يمكن أن يؤدي إلى كثافة طاقة عالية للغاية. بسبب هذا المزيج الخفيف الوزن والكفاءة العالية ، يتطلع الكثيرون إلى تقنية بطاريات Li-Oxygen لتطوير الجيل التالي من المركبات الكهربائية القادرة على السفر لمسافات طويلة بشحنة واحدة.

يقول مينج: "إذا كان المرء حقًا يجعل الأكسجين كاثودًا صالحًا للاستخدام ، فستكون تكنولوجيا رائعة". "بالطبع ، نحن الآن بعيدين جدًا عن ذلك. ولكن إذا لم نستثمر في الباحث ، فنحن نضمن أنه لن يحدث أبدًا ".

الزوار شاهدوا أيضاً

x