بطاريات تدفق الأكسدة تشهد تطورًا جديدًا يُعزز قدراتها التخزينية

أحمد أيوب

2023-08-17

0 1٬645

تجارب تطوير بطاريات تدفق الأكسدة -الصورة من تك إكسبلور

تشهد بطاريات تدفق الأكسدة إنجازًا مُهمًا للغاية من شأنه زيادة سعة تخزين الكهرباء بها وإطالة عمر هذه البطاريات.

وأُثبتت تجارب مُختبرية أن إضافة مادة تُسمى بي-سيكلوديكسترين (β-cyclodextrin) إلى محاليل هذه البطاريات ساعدت على حدوث توازن في التفاعلات الكيميائية التي تولد الكهرباء.

وتعزز هذه التطورات من القدرات التخزينية للبطارية بصورة كبيرة، وفقًا لما نشره موقع ذا كوولدون (The ccoldown) واطّلعت عليه منصة الطاقة المتخصصة.

ويمكن القول، إن هذا التطور المُهم في بطاريات تدفّق الأكسدة من شأنه الإسهام في إقامة مرافق كهرباء أكثر قدرة على التخزين تدوم لأوقات طويلة، فضلًا عن كونها أكثر موثوقية واستدامة.

إنجاز جديد

وجد فريق من الباحثين في مختبر شمال غرب المحيط الهادئ الوطني أن إضافة مادة "بي-سيكلوديكسترين" أو محلول السكر المُذاب، إلى محاليل البطاريات، بوصفها بديلًا عن المادة الصلبة المُحفزّة، يجعل بطاريات تدفّق الأكسدة أكثر قدرة على الاحتفاظ بالقدرات الكهربائية لأوقات أطول.

كما وُجد أن هذه المادة أكثر أمانًا للمكونات الداخلية للبطارية ولنظام تشغيلها، وفقًا لما طالعته منصة الطاقة المتخصصة.

مكونات بطاريات تدفق الأكسدة — مكونات بطاريات تدفّق الأكسدة - الصورة من ياهو نيوز

وأجرى الفريق البحثي دورات تشغيلية استمرت لأكثر من عام، ثبَتَ خلالها فقدان جزء يسير من القدرات الكهربائية المُخزّنة.

وفي تجربة متابعة، عدّل فريق المختبر صيغة المحلول الجديد، لكي تُحقق بطاريات تدفّق الأكسدة قدرات تخزين كهربائية أعلى بنسبة 60% من الإصدارات السابقة من هذه البطاريات.

وتُعدّ الدراسات المعملية الناجحة "خطوة أخرى نحو حلم الوصول إلى أنظمة تخزين كهربائية بحجم ملعب كرة قدم، وبقدرات تمتد لأوقات أطول".

والخبر الجيد هنا هو أنه يمكن استعمال هذا الجيل الجديد من تقنيات بطاريات تدفق الأكسدة للوصول إلى مستويات تخزين الكهرباء اللازمة لتشغيل المدن كبيرة الحجم.

ما هي بطاريات التدفق؟

بطاريات تدفّق الأكسدة هي مصادر لتخزين الكهرباء قابلة لإعادة الشحن، وتستعمل سوائل مُعينة لتوليد تيار كهربائي عند تدفّقها جنبًا إلى جنب.

وعلى صعيد مكوناتها، يحتوي هذا النوع من البطاريات على محاليل إلكتروليت وطرف موجب وسالب، تتدفق حوله الإلكترونات عند توصيل الدائرة.

وتُحفظ سوائل بطاريات التدفق في خزّانات لحين الحاجة إليها، ما يسمح بتشغيل البطارية، أو إيقاف تشغيلها، بصورة سريعة وسهلة.

وعلى عكس بطاريات الليثيوم -التي يمكنها العمل بضع ساعات فقط، وتكون مُكلفة عند عملها على نطاق واسع-، يمكن زيادة قدرات بطاريات تدفّق الأكسدة بسهولة عن طريق بناء خزانات أكبر لهذه البطاريات.

كما يمكن لبطاريات التدفق تخزين المئات من الميغاواط/ساعة من الكهرباء، وهو ما يكفي لتشغيل آلاف المنازل لساعات عديدة بشحنة واحدة، وفقًا لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.

يُذكر أن إحدى الميزات المُهمة لبطارية تدفّق الأكسدة هي أنها منخفضة التكلفة نسبيًا، فضلًا عن كونها بطاريات عملية واقتصادية.

وعلى الرغم من أنه ما تزال هناك حاجة للمزيد من تطوير هذه البطاريات، فإنها يمكن أن تكون مستقبل تخزين الكهرباء مُنخفض التكلفة طويل الأمد، الذي سيكون ضروريًا لتلبية متطلبات البشر المتزايدة من الكهرباء.

بطاريات التدفق والطاقة المتجددة

مع توجّه العالم نحو التوسع في إنتاج الطاقة النظيفة -مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية- لتلبية احتياجاته من الكهرباء، يبرز الدور المهم لتعظيم قدرات تخزين الكهرباء.

ويوضح الرسم البياني التالي -الذي أعدّته منصة الطاقة المتخصصة- توقعات سعة بطاريات تخزين الكهرباء عالميًا حتى عام 2030:

توقعات سعة بطاريات تخزين الكهرباء

وفي ظل هذه الأجواء شديدة الحرارة التي تشهدها معظم دول العالم، تأتي أهمية تخزين الكهرباء المنتجة من الطاقة المتجددة الفائضة، التي لا تُستعمل خلال التوليد.

في أوروبا -على سبيل المثال- يمكن استعمال هذه الكهرباء المُخزنة في الأيام التي يقلّ فيها سطوع الشمس، وهذا يؤكد الدور الحيوي الذي تؤديه بطاريات تدفّق الأكسدة.

وتجدر الإشارة في هذا السياق إلى أنه مع تطلّع العالم الحالي إلى التخلص من الوقود الأحفوري، فإن نحو ثلثي سعة توليد الكهرباء المُضافة سنويًا يأتي من خلال الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والطاقة الشمسية.

ويعكس هذا التوجّه الحاجة الكبيرة إلى تقنيات تعمل على تخزين هذه الكميات من الكهرباء المتولدة من الطاقة المتجددة.

موضوعات متعلقة..

اقرأ أيضًا..