هل يمكن أن يكون الصابون هو المفتاح لبطاريات تدوم طويلاً؟!

أوضحت دراسة حديثة نُشرت في مجلة Nature Materials أن الإلكتروليتات المحلية عالية التركيز (الإلكتروليتات) يمكن أن تكون “القطعة المفقودة” التي تفتح الباب تمامًا لتصميم بطاريات تدوم لفترة أطول.

قد يكمن مفتاح البطاريات طويلة الأمد في فهم كيفية تخلص الصابون من الأوساخ، حيث يشكل هياكل صغيرة تسمى المذيلات التي تعمل كجسر بين الماء وما يتم تنظيفه عن طريق تغليفه في هياكل صغيرة.

وقال علماء من جامعة براون إن عملية مماثلة تحدث في الإلكتروليتات عالية التركيز، والتي توصف بأنها واحدة من أكثر المواد الواعدة لتصميم البطاريات.

تعتبر الإلكتروليتات ضرورية في عملية تخزين الطاقة لأنها تسمح للشحنة الكهربائية بالمرور بين طرفي البطارية. وهذا يؤدي إلى التفاعل الكيميائي اللازم لتحويل الطاقة الكيميائية المخزنة إلى كهرباء.

تتمتع البطاريات المصنوعة من معدن الليثيوم بقدرة تخزين طاقة أكبر من بطاريات الليثيوم أيون الحالية.

لكن الباحثين أوضحوا أن الإلكتروليتات المستخدمة عادة لتشغيل بطاريات الليثيوم أيون لا تفعل ذلك بشكل فعال في البطاريات المعدنية.

وقال المؤلف المشارك في الدراسة يو تشي من جامعة براون: “نريد تحسين وزيادة كثافة طاقة البطاريات، أي مقدار الطاقة التي تخزنها في كل دورة وعدد الدورات التي تدومها البطارية”. وللقيام بذلك، يجب استبدال المواد الموجودة داخل البطاريات التقليدية لجعل البطاريات تدوم طويلاً. “إن تخزين المزيد من الطاقة أمر واقع – فكر في البطاريات التي يمكنها تشغيل الهاتف لمدة أسبوع أو أكثر، أو السيارات الكهربائية التي تقطع مسافة 500 ميل.”

تُصنع إلكتروليتات بطارية الليثيوم أيون من الملح المذاب منخفض التركيز. ومع ذلك، يتم إنشاء النوع الجديد من الإلكتروليت عن طريق خلط تركيزات عالية من الملح في مذيب مع سائل آخر يسمى المخفف.

وقال العلماء إن هذا يجعل تدفق الإلكتروليت أفضل حتى يمكن الحفاظ على طاقة البطارية.

ووجدوا أيضًا وظائف المنحل بالكهرباء مثل الصابون.

وقال المؤلف المشارك في الدراسة بن لي، من مختبر أوك ريدج الوطني: “تقدم الورقة نظرية موحدة حول سبب عمل هذا المنحل بالكهرباء بشكل أفضل”. “لقد جاء الفهم الأساسي لها من اكتشاف أن الهياكل الخيطية تتشكل داخل هذا المنحل بالكهرباء كما هو الحال مع الصابون.”

خلال الاختبارات المعملية، أظهر هذا النوع من الإلكتروليت نتائج واعدة، لكن كيفية عمله ظلت بعيدة المنال. وقد وضع هذا حدًا لمدى فعاليته وكيف يمكن تطويره بشكل أكبر.

ومع ذلك، فقد ساعد الفهم الجديد العلماء على تطوير التركيزات الصحيحة اللازمة لتحقيق تفاعلات البطارية المثلى.

وقال فريق البحث إن هذا الفهم الجديد يمكن أن يساعد في إطالة عمر بطاريات معدن الليثيوم.

ما الذي يميز “مدينة المستقبل” التي تخطط السعودية لبنائها؟

ومن بين المشاريع الواعدة للمملكة العربية السعودية، مشروع مدينة “ذا لاين”، المدينة التي ستوفر أفضل الظروف المعيشية لسكانها.

ومن المخطط بناء هذه المدينة على ساحل مدينة نيوم، شمال غرب المملكة العربية السعودية، على حافة خليج العقبة على البحر الأحمر. وستكون عبارة عن مجمعات سكنية مصممة بطريقة فريدة، وتمتد بطول 170 كيلومتراً وعرض 200 متر. وسيتم تغطية جانبي المدينة بأسطح زجاجية مكونة من مرايا عاكسة لإضفاء طابع فريد عليها. فريدا.

سيتم بناء “ذا لاين” على مساحة 34 كيلومترًا مربعًا تقريبًا، وسيستوعب حوالي 9 ملايين نسمة، وستغطي المساحات الخضراء والنباتات جزءًا كبيرًا من مساحته الداخلية، ليكون نموذجًا للمدن الحديثة التي تتوافق مع معايير الحفاظ على البيئة.

وأكثر ما يميزها أنها ستكون خالية من الشوارع والسيارات التقليدية، أي خالية من الانبعاثات الكربونية الضارة بالبيئة والإنسان. كما ستعتمد على الطاقة المتجددة بنسبة 100%، وسيتم تصميم المدينة بحيث يتمكن أي شخص فيها من الوصول إلى جميع المرافق التي يحتاجها في غضون 5 دقائق سيرًا على الأقدام. وسيكون هناك قطار فائق السرعة يربط بين النقطتين الأقصىتين داخل «ذا لاين» في مدة لا تتجاوز 20 دقيقة.

وأشار القائمون على مشروع المدينة إلى أن «ذا لاين» سيستقطب النخبة المشرقة، إذ سيوفر للناس تجارب اجتماعية واقتصادية لا مثيل لها، في مدينة خالية من التلوث والحوادث المرورية، إضافة إلى رعاية صحية وقائية ذات مستوى عالمي. .

وسيعمل “ذا لاين” على تحقيق أهداف رؤية المملكة 2030 فيما يتعلق بالتنويع الاقتصادي، حيث سيوفر ما يقارب 380 ألف فرصة عمل، وسيساهم في إضافة 180 مليار ريال (48 مليار دولار أمريكي) إلى الناتج المحلي الإجمالي بحلول عام 2030.

وقال ولي العهد السعودي الأمير محمد بن سلمان عن مشروع المدينة المذكورة ومشروع نيوم: “مشروع ذا لاين سيتغلب على التحديات التي تواجه البشرية في الحياة الحضرية اليوم، وسيسلط الضوء على طرق بديلة مبتكرة للمعيشة. ولا يمكننا أن نتجاهل التحديات المعيشية والأزمات البيئية التي تواجهها”. “تواجه مدن العالم اليوم، لكن نيوم هي في الطليعة في تقديم أحدث الحلول وأكثرها ابتكارا للتغلب على هذه التحديات. وتقود نيوم فريقا من ألمع العقول في الهندسة المعمارية والهندسة والبناء لتجسيد فكرة البناء العمودي إلى واقع نعيش فيه.”