هل اقتربنا من توفير الليثيوم باهظ الثمن للبطاريات؟ طور باحثون في جامعة بريستول بطاريات أيون الصوديوم والبوتاسيوم عالية الأداء باستخدام السليلوز من مصادر مستدامة.
طور العلماء في معهد Bristol Composites إستراتيجية جديدة يمكن التحكم فيها في اتجاه واحد لنمذجة طلاء الأنود والكاثود التي يمكنها تحسين الأداء الكهروكيميائي للجيل القادم من بطاريات الليثيوم المستدامة والمتوفرة على نطاق واسع الخالية من الليثيوم. تم نشر الوثيقة في مجلة Advanced Functional Materials.
هناك طلب متزايد بسرعة على تخزين الطاقة المستدام والأخلاقي ومنخفض التكلفة. ويرجع ذلك جزئيًا إلى الدفع نحو تطوير أنظمة النقل التي تعمل بالبطاريات ، غالبًا عن طريق استبدال محركات البنزين والديزل بالمركبات الكهربائية ، ولكن أيضًا للأجهزة المحمولة وأنظمة تخزين الطاقة الكبيرة المرتبطة بمصادر الطاقة المتجددة غير المنتظمة. تعتمد هذه التقنيات حاليًا بشكل كبير على بطاريات الليثيوم أيون.
تحتوي البطاريات على قطبين كهربائيين وفاصل ، يحمل الشحنة بينهما ما يسمى بالكهرباء. هناك العديد من المشاكل المرتبطة باستخدام الليثيوم لهذه البطاريات ، بما في ذلك تراكم المعادن داخل الأجهزة مما قد يؤدي إلى قصر السخونة وارتفاع درجة الحرارة.
لم يكن أداء بدائل الليثيوم ، مثل بطاريات الصوديوم والبوتاسيوم ، تاريخيًا جيدًا من حيث الأداء من حيث السرعة والقدرة على استخدامها عدة مرات. يرجع هذا الأداء المنخفض إلى الحجم الأكبر لأيونات الصوديوم والبوتاسيوم وقدرتها على التحرك عبر أقطاب الكربون المسامية في البطاريات.
هناك مشكلة أخرى مرتبطة بالليثيوم وهي أنه لا يمكن التخلص منه بسهولة في نهاية عمره ، حيث يستخدم مواد غير مستدامة. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخراج الليثيوم في دول مثل تشيلي وبوليفيا والأرجنتين. نشاط التعدين هذا مدمر للغاية للبيئة والبنية الاجتماعية.
العمل في جامعة بريستول في معهد Bristol Composites ، الذي نُشر في Advanced Functional Materials وبالتعاون مع Imperial College ، طور بعض مواد قطب الكربون الجديدة بناءً على نظام نمذجة طلاء الإلكترود الذي يستخدم الجليد. تتكون هذه المواد من الهلام الهوائي ، حيث تتشكل بلورات السليلوز النانوية (شكل نانو من السليلوز) في بنية مسامية باستخدام بلورات الجليد التي تزرع ثم تتسامي. وهذا يترك قنوات كبيرة داخل الهيكل يمكنها حمل أيونات كبيرة من الصوديوم والبوتاسيوم.
لقد ثبت أن أداء بطاريات أيونات الصوديوم والبوتاسيوم الجديدة هذه يتفوق على العديد من الأنظمة المماثلة الأخرى وتستخدم مادة مصدر مستدامة: السليلوز.
ستحل هذه التقنية تمامًا محل تلك القائمة على الليثيوم أيون ، وهو الأكثر استخدامًا حاليًا لبطاريات السيارات مع الهواتف الذكية. وهذا من شأنه أن يجعل المليارات المستثمرة في مصانع إنشاء بطاريات الليثيوم قيد الإنشاء حاليًا غير مجدية تمامًا. كما سيتطلب إعادة تعريف تكنولوجيا النقل الكهربائي في توليد عرض الحفاظ على الطاقة. هذا هو النقد الذي نوجهه نحو السياسات البيئية الحالية: فهي مبكرة جدًا ولا تأخذ في الاعتبار أن القطاع لم ينضج بعد بما يكفي ليكون قادرًا على الاستثمار على نطاق واسع. هناك خطر تدمير مليارات الاستثمارات في الأصول غير المجدية.
بفضل قناة Telegram الخاصة بنا ، يمكنك البقاء على اطلاع دائم بنشر مقالات جديدة من السيناريوهات الاقتصادية.
مقال البطاريات: وداعا الليثيوم ، ومرحبا بالصوديوم والبوتاسيوم؟ يأتي من ScenariEconomici.it .