تأتي بعض الاكتشافات مثل البرق - مفاجئة، ساطعة، وجذابة للاهتمام. بينما تتسلل أخرى بهدوء، مثل المد، مشيرة إلى التغيير قبل أن يظهر بالكامل. في عالم تخزين الطاقة المتطور، تشير فكرة جديدة حول فكرة قديمة الآن إلى أن المستقبل قد يتدفق بنفس الطريقة: من خلال السماح لشيء عادةً ما ندفعه بعيدًا - الماء - بالبقاء داخل.
في جامعة ساري، طرح الباحثون مادة مألوفة من عالم بطاريات أيون الصوديوم وسألوا سؤالًا بسيطًا ذو عواقب عميقة: ماذا لو بدلاً من إزالة الماء الطبيعي من المركب، تركناه فيه؟ كانت الإجابة مفاجئة. وُجد أن مخزونات هيدرات فاندات الصوديوم النانوية في شكلها المعروف بـ "الرطب" تخزن تقريبًا ضعف الشحنة الكهربائية مقارنةً بنظيراتها الجافة - قفزة دراماتيكية تقرب بطاريات أيون الصوديوم من مستويات الأداء التي هيمنت عليها تقنية أيون الليثيوم لفترة طويلة.
لا يتعلق الأمر فقط بالسعة، بل بالمنظور. يوفر الصوديوم، المتوفر بكثرة في قشرة الأرض ومياه البحر على حد سواء، وعدًا بتخزين الطاقة أقل تقييدًا بالمعادن المحدودة التي تدعم أسواق البطاريات الحالية. من خلال الحفاظ على الماء داخل مادة الكاثود، لاحظ العلماء شحنًا أسرع، واستقرارًا ملحوظًا عبر مئات الدورات، وأداءً يتراوح بين الأفضل المبلغ عنها حتى الآن لأنظمة الصوديوم.
ومع ذلك، ربما يكون الجانب الأكثر شاعرية في هذا العمل هو الطريقة التي يعيد بها تأطير مياه البحر نفسها. في الاختبارات، لم يتحمل المادة المائية ببساطة مياه البحر - بل عملت ضمنها، ساحبًا أيونات الصوديوم من المحلول كجزء من نشاطها الكهروكيميائي. عندما تم اقترانها مع قطب كهربائي يزيل أيونات الكلوريد، عملت المجموعة بأكملها كنظام لتحلية المياه كهربائيًا. بعبارة أخرى، قد يكون للجهاز الذي يخزن الطاقة أيضًا دور في تقليل الملح في الماء، مما يقترب من إنتاج المياه العذبة كجزء من عمليته.
على مدى عقود، كانت بطاريات أيون الليثيوم هي التي تغذي الإلكترونيات المحمولة، والمركبات الكهربائية، وتخزين الشبكة على حد سواء، وقد بُنيت هيمنتها على كثافة الطاقة العالية والأداء الموثوق. لكن اعتمادها على موارد نادرة قد حفز منذ فترة طويلة البحث عن بدائل. على النقيض من ذلك، تستمد أنظمة أيون الصوديوم من مواد وفيرة وأقل ضررًا بالبيئة. ومع ذلك، كان من الصعب مطابقة قدرات الليثيوم. تتحدى هذه الطريقة الجديدة - الحفاظ على الماء بدلاً من طرده - افتراضًا طويل الأمد في كيمياء البطاريات وتفتح طريقًا نحو أداء أعلى بأساليب أبسط.
بينما لا تزال هذه الأبحاث في مرحلة علوم المواد والمختبر، فإن تداعياتها تصل إلى نطاق أوسع. بطارية يمكنها تخزين الطاقة بشكل موثوق ولعب دور في تنقية المياه تمس اثنين من أكثر الاحتياجات إلحاحًا في القرن الحادي والعشرين: الطاقة المستدامة والمياه الآمنة. في المناطق الساحلية حيث تتوفر مياه البحر ولكن المياه العذبة نادرة، قد تجلب الأنظمة الهجينة التي تجمع بين تخزين الطاقة وتحلية المياه يومًا ما الضوء والمياه الصالحة للشرب إلى المجتمعات التي تحتاجها أكثر.
لا تتكشف هذه الاحتمالات بين عشية وضحاها. ومع ذلك، فإن العمل في ساري يقف كتذكير بأن الابتكار غالبًا ما يأتي من رؤية ما كان دائمًا موجودًا - الماء في مركب، والملح في البحر - بطريقة جديدة.
تنبيه صورة الذكاء الاصطناعي "المرئيات تم إنشاؤها باستخدام أدوات الذكاء الاصطناعي وليست صورًا حقيقية."
المصادر بحث جامعة ساري (عبر ScienceDaily) تقارير العلوم التطبيقية (TechnologyNetworks) تغطية الطاقة المستدامة (Phys.org) مناقشة أداء البطارية (SciTechDaily) ملخص العلوم التطبيقية (TechBriefs)
نُشر بواسطة Banx Network. هذا المقال جزء من برنامج الوسائط اللامركزية من Banx، مدعومًا برمز BXE على شبكة XRP Ledger.
