تشغيل السيارات الكهربائية بالمكثفات الفائقة بدلًا من البطاريات.. ابتكار مصري جديد

مع التوسع الكبير الذي تشهده مصادر الطاقة المتجددة ولا سيما المحطات الشمسية والسيارات الكهربائية، خلال المدة الأخيرة، لا تزال مشكلة التخزين تمثل التحدي الأكبر الذي يواجه الباحثين والمتخصصين في هذا المجال.

فعلى الرغم من الانتشار الواسع لاستخدام البطاريات في التخزين؛ فإنها تعاني عدة مشكلات؛ من بينها قصر دورة حياتها وتحولها إلى نفايات بيئية عند انتهاء صلاحيتها.

ولعلاج هذه المشكلات، توصل باحث مصري إلى تقنية جديدة تعمل على تطوير المكثفات لتكون بديلًا أفضل للبطاريات في السيارات الكهربائية؛ حيث تتميز بقدرة كبيرة على تخزين الطاقة ودورة حياة طويلة.

أجهزة تخزين فعّالة

أوضح أستاذ مساعد الفيزياء بكلية العلوم جامعة المنوفية، الدكتور سامح حسن، أن العالم يتجه -الآن- إلى التوسع في استخدام مصادر الطاقة المتجددة؛ لانخفاض مخزون النفط والغاز بجانب الرغبة في توليد الكهرباء بطرق نظيفة.

وأشار حسن، في تصريحات إلى منصة الطاقة المتخصصة، إلى أن تجميع الطاقة من مصادر متجددة غير موثوقة ومتقطعة مثل الطاقة الشمسية.

على سبيل المثال، تتطلب أجهزة تخزين طاقة فعّالة وبأسعار معقولة؛ لذا تؤدي تقنيات تخزين الطاقة الكهربائية، جنبًا إلى جنب مع تطوير المواد، أدوارًا مهمة وواعدة في الجهود العالمية للتغلب على تحديات الطاقة المستدامة.

ولفت إلى أنه لا بد من تصميم أجهزة تخزين طاقة عالية الأداء وذات دورة حياة طويلة طويلة لتتناسب مع إنتاج الطاقة المتجددة، والتطور السريع في انتشار السيارات الكهربائية والإلكترونيات المحمولة.

وأوضح أن أجهزة تخزين الطاقة في السوق اليوم تُظهر قدرًا كبيرًا من الوعود؛ إلا أنها محدودة؛ إذ لا بد أن تتمتع بطاقة نوعية مرتفعة وقدرة عالية، بالإضافة إلى دورة حياة طويلة لتظل خيارات قابلة للتطبيق للأجهزة المحمولة والسيارات الكهربائية.

مشكلات البطاريات

قال الدكتور سامح حسن إن تطوير أجهزة التخزين يهدف إلى التخلص من مشكلات البطاريات خاصة في السيارات الكهربائية؛ حيث تُستخدم البطاريات سواءً القابلة لإعادة الشحن أو التي تستخدم لمرة واحدة تفاعلًا كيميائيًا لإنتاج الطاقة.

وتكمن المشكلة في أنه بعد العديد من عمليات الشحن والتفريغ، تفقد البطارية قدرتها إلى الحد الذي يتعين على المستخدم التخلص منها، وفق المعلومات التي اطلعت عليها منصة الطاقة المتخصصة.

وأضاف حسن، خلال تصريحاته إلى منصة الطاقة المتخصصة، أن آلية عمل المكثفات العادية تقوم على تخزين الطاقة بمثابة مجال كهربائي للجسيمات المشحونة التي تُولدت بواسطة قطبين معدنيين.

وعلى الرغم من أن المكثفات العادية تُشحن بشكل أسرع وتستمر لمدة أطول من البطاريات العادية؛ فإن مشكلتها تكمن في أن سعة التخزين تتناسب مع مساحة سطح الأقطاب.

لذلك حتى المكثفات الأكثر قوة اليوم تحتوي على طاقة أقل 25 مرة من البطاريات الكيميائية القياسية ذات الحجم المماثل.

المكثفات الفائقة

توصل الدكتور سامح حسن إلى حل مشكلة المكثفات العادية من خلال تغطية أقطاب التوصيل بمواد تتميز بمساحة سطح عالية للغاية، وقدرة ممتازة على التوصيل الكهربائي، وملاءمة عالية لإمكان الوصول إلى الإلكتروليت (مادة تحتوي على أيونات حرة تشكل وسطًا ناقلًا للكهرباء).

وتسمح المواد المُضافة للمكثف بتخزين المزيد من الطاقة ليصبح مكثفًا فائقًا يتمتع بقوة بطاريات اليوم مع دورات حياة طويلة جدًا وسرعة شحن المكثفات، كما يتمتع المكثف الجديد بميزة بيئية تتمثل في تقليل النفايات الناتجة عن بطاريات السيارات الكهربائية مُنتهية الصلاحية التى يُتخَلَّص منها بأعداد كبيرة.

وأكد أستاذ مساعد الفيزياء بكلية العلوم جامعة المنوفية أن المكثفات الفائقة تعمل بمثابة جهاز حديث لتخزين الطاقة؛ يجمع بين خصائص المكثفات والبطاريات التقليدية؛ ويتمتع بطاقة عالية ودورة حياة طويلة، ويقضي على عيوب كل من البطاريات والمكثفات؛ ما يجعله مُتطلبًا مهمًا لتطبيقات تخزين الطاقة في المستقبل.

وأوضح أن المكثفات الفائقة تعمل -كذلك- على سد الفجوة بين المكثفات الإلكتروليتية والبطاريات القابلة لإعادة الشحن؛ حيث تخزن طاقة أكبر لكل وحدة حجم أو كتلة بالمقارنة مع المكثفات الإلكتروليتية.

ويمكن أن تقبل المكثفات وتعطي كمية كبيرة من الطاقة في وقت قصير، وتتحمل العديد من دورات الشحن والتفريغ مقارنة بالبطاريات القابلة لإعادة الشحن، ومن ثم فقد تم بالفعل اعتبار المكثفات الفائقة حلًا لعدم التطابق بين النمو السريع لمتطلبات الطاقة للأجهزة وعدم قدرة البطارية على التفريغ بكفاءة بمعدلات عالية.

موضوعات متعلقة..

• حرائق البطاريات تدفع جامعة أميركية لحظر المركبات الكهربائية في يناير
• السيارات الكهربائية والطاقة المتجددة تهددان 100 مليون أميركي بفقدان إمدادات الكهرباء
• ابتكار جديد من بطاريات الليثيوم والكبريت

اقرأ أيضًا..

• هل يؤثر ملء مخزون النفط الإستراتيجي الأميركي في الأسعار؟ أنس الحجي يجيب
• نوفاك: أسعار النفط قد تصل لـ100 دولار في 2023.. والاستثمارات تتراجع إلى النصف
• خط أنابيب غالسي.. مشروع الجزائر لتصدير الهيدروجين إلى أوروبا
• سيارة نيو المغربية تقترب من الخروج للنور بهذا السعر