بطاريات الليثيوم الهوائية للسيارات الكهربائية قد تتفوق على نظيراتها التقليدية (تقرير)
نوار صبح
- فكرة تركيبة الليثيوم-الهواء لبطاريات السيارات الكهربائية كانت من بين أول المشروعات عالية المخاطر
- طرحت وزارة الطاقة الأميركية 4 مشروعات مختلفة لبطاريات الليثيوم الهوائية
- بطاريات الليثيوم الهوائية تخزّن نحو 700% من الطاقة التي تخزّنها بطاريات الليثيوم أيون التقليدية
- بطاريات الليثيوم الهوائية تتمتع بإمكانات هائلة للاستعمال في السيارات الكهربائية والأجهزة المحمولة
بالنظر إلى مزاياها التقنية المتقدمة في تخزين الكهرباء والإلكتروليت الصلب، الذي يعزز كفاءة الطاقة، فإنه يمكن لبطاريات الليثيوم الهوائية المستعمَلة في السيارات الكهربائية أن تتفوق على نظيراتها من الليثيوم أيون التقليدية.
يأتي ذلك بعد انطلاق البحث عن بطاريات سيارات كهربائية جديدة عالية الأداء وكثيفة الطاقة إلى الاتجاهات مثيرة للاهتمام.
قبل بضع سنوات، تناقلت الأخبار تطورات بطاريات الليثيوم الهوائية (الليثيوم-الهواء)، وهو المجال الذي بدا آيلًا إلى التجاهل في إطار تقنيات السيارات الكهربائية، وفقًا لما اطّلعت عليه منصة الطاقة المتخصصة.
4 مشروعات مختلفة لبطاريات الليثيوم الهوائية
طرحت وزارة الطاقة الأميركية 4 مشروعات مختلفة لبطاريات الليثيوم الهوائية في جولة جديدة من التمويل تهدف إلى تطوير بطاريات جديدة قوية بالقدر الكافي لتحريك الطائرات والقاطرات والسفن البحرية.
وكانت فكرة تركيبة الليثيوم-الهواء لبطاريات السيارات الكهربائية من بين أولى المشروعات عالية المخاطر والمكاسب العالية المطروحة على مكتب تمويل وكالة مشروعات الأبحاث المتقدمة للطاقة ARPA-E التابعة لوزارة الطاقة الأميركية.
وبدأ تشغيل تلك المشروعات في عام 2009، بمساعدة قدرها 400 مليون دولار من برنامج التعافي الأميركي وقانون إعادة الاستثمار، حسبما نشره موقع كلين تكنيكا (CleanTechnica) الأميركي المعني بأخبار التقنية النظيفة والطاقة المستدامة والمركبات الكهربائية.
وفي عام 2010، استعانت وكالة مشروعات الأبحاث المتقدمة للطاقة بشركة بولي بلاس باتري PolyPlus Battery Company المبتكرة لتخزين طاقة الليثيوم لتمهيد تطوير بطارية ليثيوم هوائية تجارية للسيارات الكهربائية.
وذكرت الوكالة أن "بطاريات الليثيوم الهوائية أفضل من الليثيوم أيون المستعمَلة في معظم السيارات الكهربائية، حاليًا؛ لأنها تتنفس الهواء من الغلاف الجوي لاستعماله بصفته مادةً نشطة في البطارية؛ ما يقلل وزنها بشكل كبير".
وأضافت أن "بطاريات الليثيوم الهوائية تخزّن ما يقرب من 700% من الطاقة التي تخزّنها بطاريات الليثيوم أيون التقليدية".
وأشار موقع كلين تكنيكا، في عام 2011، إلى أن "بطاريات الليثيوم-الهوائية أخف بكثير من نظيراتها من الليثيوم أيون؛ ما يمنحها إمكانات هائلة للاستعمال في السيارات الكهربائية والأجهزة المحمولة".
وأكملت شركة "بولي بلاس باتري" أول عقد لها مع وكالة مشروعات الأبحاث المتقدمة للطاقة عام 2012.
وانتقلت الشركة، منذ ذلك الحين، إلى مجالات أخرى، وصُنِّفَت، مؤخرًا، على أنها "لاعب رئيس" في سوق بطاريات السيارات الكهربائية المصنوعة من الليثيوم والكبريت، وفق ما تابعته منصة الطاقة المتخصصة.
إضافة إلى ذلك، تعاونت وكالة مشروعات الأبحاث المتقدمة للطاقة مع شركة بولي بلاس باتري في مشروع آخر لتخزين الطاقة عام 2020، وكان هذا المشروع يركّز على تطوير صفائح زجاج الليثيوم المميزة لدى الشركة من أجل التصنيع بكميات كبيرة.
تركيبة بطاريات الليثيوم الهوائية للسيارات الكهربائية
التقطت مؤسسات أخرى فكرة الليثيوم والهواء، بما في ذلك مختبر أرغون الوطني التابع لوزارة الطاقة الأميركية في إلينوي.
في فبراير/شباط من عام 2023، أبلغ فريق من الباحثين في مختبر أرغون عن تقدّم في تباين الحالة الصلبة للتقنية، مبيّنًا أن "التركيبة الكيميائية لبطارية الفريق بوجود الإلكتروليت الصلب يمكن أن تعزز كثافة الطاقة بما يصل إلى 4 أضعاف بطاريات الليثيوم أيون، وهو ما يتحول إلى نطاق قيادة أطول".
وقدّم المختبر المساعدة لمشروع بطارية الليثيوم الهوائية الصلبة في معهد إلينوي للتكنولوجيا، بقيادة الأستاذ المساعد في الهندسة الكيميائية، محمد أسدي.
ونُشرت النتائج في مجلة "ساينس" Science تحت عنوان "بطارية الليثيوم الهوائية تعتمد على بطاريات ليثيوم أيون قابلة لإعادة الشحن في درجة حرارة الغرفة، وممكنة بوساطة إلكتروليت صلب".
وأوضح معهد إلينوي للتكنولوجيا أن الأستاذ محمد أسدي دمجَ السيراميك والبوليمر لتشكيل الإلكتروليت في الحالة الصلبة.
وحققت البطارية الجديدة دورات شحن عالية الأداء في درجة حرارة الغرفة، وهي الأولى من نوعها بالنسبة لبطاريات الليثيوم الهوائية.
بطاريات الليثيوم الهوائية للتطبيقات الثقيلة
تتوافق هذه المزايا المتقدمة لبطاريات الليثيوم الهوائية مع تطلعات وكالة مشروعات الأبحاث المتقدمة للطاقة ARPA-E لبطارية السيارات الكهربائية في المستقبل، التي يقصدون بها البطاريات القادرة على تشغيل الطائرات والقاطرات والسفن.
في سبتمبر/أيلول الماضي، أطلقت الوكالة الدعوة إلى حلول جديدة لتخزين الطاقة في إطار برنامج التمويل الجديد "بروبيل 1 كيه" PROPEL-1K، الذي يدعو إلى بطاريات يمكنها تلبية أو تجاوز معيار 1000 واط/ساعة لكل كيلوغرام (أو 1000 واط/ساعة لكل لتر).
ويعادل هذا أكثر من 4 أضعاف التحسن في كثافة الطاقة مقارنة بالوضع الحالي للتقنية، وفقًا لوكالة مشروعات الأبحاث المتقدمة للطاقة، حسبما نشره موقع كلين تكنيكا (CleanTechnica) الأميركي المعني بأخبار التكنولوجيا النظيفة والطاقة المستدامة والمركبات الكهربائية.
وتشير الوكالة إلى أن المزيد من أنظمة تخزين الطاقة الأفضل ضرورية للوصول إلى اقتصاد الحياد الكربوني بحلول عام 2050، ويجب أن تبدأ أبحاث المرحلة المبكرة الآن.
اقرأ أيضًا..
- مصر قد تلجأ لقطع الكهرباء في رمضان ساعة فقط (خاص)
- أنس الحجي: النفط الروسي لا يؤثر في الأسواق بعد عامين من غزو أوكرانيا
- لماذا انخفض سعر سهم أرامكو رغم مفاجأة الحقل الضخم؟.. تحليل من 4 خبراء
