توصّل باحثون بريطانيون إلى أجهزة استشعار ذكية جديدة من شأنها أن تكشف أعطال بطاريات السيارات الكهربائية، بما يُمكّن من الكشف المبكر عن الحرائق داخل بطاريات الليثيوم أيون ومنعها.
ووفق بيان صحفي حصلت عليه منصة الطاقة المتخصصة (مقرّها واشنطن)، طوّر باحثون في جامعة سري بالمملكة المتحدة أجهزة الاستشعار هذه لاكتشاف الأعطال الخطيرة داخل البطاريات، قبل أن تتفاقم وتتحول إلى حرائق أو انفجارات.
وعلى عكس أجهزة الاستشعار التقليدية التي تُثبّت على السطح الخارجي للبطارية وتتفاعل ببطء شديد، تُدمج أجهزة الاستشعار المتطورة هذه داخل البطارية لضمان مراقبة أكثر فاعلية وأوقات استجابة أسرع.
وصُمّمت هذه التقنية لتكون قابلة للتطوير ومنخفضة التكلفة ومتوافقة مع عمليات تصنيع البطاريات الحالية، وهي تُمهّد الطريق لسيارات كهربائية أكثر أمانًا وموثوقية، وأنظمة نقل، وطيران، وتخزين كهرباء.
بطاريات السيارات الكهربائية
في الوقت الذي تسعى فيه الدول إلى تحقيق أهدافها المتعلقة بالحياد الكربوني، تؤدي بطاريات الليثيوم أيون -بوصفها أكثر بطاريات السيارات الكهربائية انتشارًا- دورًا رئيسًا في تحقيق هذا التحول بعيدًا عن الوقود الأحفوري.
وتُعدّ بطاريات الليثيوم أيون جوهر التحوّل العالمي نحو السيارات الكهربائية والطاقة المتجددة، ولكن عند تعطلها قد تكون النتائج وخيمة.
وتُستعمل بطاريات الليثيوم أيون، وهي أكثر حلول التخزين كثافةً في استهلاك الطاقة، في كل مكان، بدءًا من الأجهزة الإلكترونية المحمولة الصغيرة، ووصولًا إلى البنية التحتية الرئيسة الداعمة للشبكة.
ومع ذلك، فإن لهذه التقنية متعددة الاستعمالات عيوبها الخاصة؛ إذ تؤدي عمليات الشحن والتفريغ في البطارية إلى إنتاج حرارة، التي يجب تبديدها للحفاظ على سلامة البطارية.
وفي بعض الأحيان، يحدث هذا التبديد ببطء أكبر من الحرارة المتولدة، ما يتسبّب في انفلات حراري.
ويؤدي ارتفاع درجة الحرارة إلى تسريع تفاعلات البطارية، ما يتسبّب في تراكم الحرارة بصورة أكبر، وفي النهاية انفجار البطارية واحتراقها.
ويأمل الباحثون في جامعة سري في إيقاف هذا الانفلات الحراري قبل وقوعه.
أجهزة استشعار ذكية مدمجة
يُعدّ الانفلات الحراري خطرًا كبيرًا يعمل مصنّعو البطاريات على الحد منه، وقد طُوّرت أنواع مختلفة من أجهزة الاستشعار لمراقبة معايير البطارية وسلامتها.
وأوضح المحاضر في مواد الطاقة وتقنية النانو في جامعة سري، كاي يانغ، في بيان صحفي اطّلعت عليه منصة الطاقة: "لقد سمعنا جميعًا قصصًا عن حرائق بطاريات الليثيوم أيون ومدى صعوبة إخمادها".
وأضاف: "أفضل نهج هو منع اشتعالها من البداية. يمكن أن تُحدث تقنيتنا نقلة نوعية في العديد من الصناعات الحيوية".
ووفق التفاصيل التي اطّلعت عليها منصة الطاقة المتخصصة، يستعمل فريق يانغ أجهزة استشعار ذكية تراقب معايير مثل درجة الحرارة والضغط والإجهاد والتغيرات الكيميائية في الوقت الفعلي.
وأضاف يانغ: "تُدمج المستشعرات الذكية مباشرةً في مكونات البطارية الرئيسة، مثل مجمعات التيار والفواصل، ما يوفّر قراءات سريعة ودقيقة من الداخل".
كما قال: "إنها لا ترصد الحرارة فحسب، بل تستجيب لها بفاعلية باستعمال مواد مقاومة للحريق لإبطاء ارتفاع درجة الحرارة".
مزايا أجهزة الاستشعار في البطاريات
نظرًا إلى أن بطاريات الليثيوم أيون تُعدّ من أغلى المكونات في التقنيات الحديثة، فإن أجهزة الاستشعار الذكية المُدمجة يُمكن أن تُتيح إمكانات أكبر لإطالة عمر البطارية، والسماح بإعادة تدوير المواد القيّمة بصورة أكثر أمانًا.
وهو الأمر الذي يُتيح آفاقًا جديدة للتطبيقات في القطاعات عالية المخاطر، مثل الطيران والنقل البحري والفضاء، إذ تُعدّ الموثوقية أمرًا بالغ الأهمية، بحسب البيان الذي نشرته جامعة سري.
وأشار مدير معهد التكنولوجيا المتقدمة في الجامعة، رافي سيلفا، إلى أنه "سيجري حظر بيع سيارات البنزين والديزل الجديدة في المملكة المتحدة بدءًا من عام 2035، لكن السلامة -خاصة خطر حرائق البطاريات- ما تزال أحد أكبر المخاوف".
وأضاف: "تُعد أجهزة استشعار البطاريات هذه ضرورية لتحسين السلامة والاستدامة دون التضحية بالأداء.. هذا هو الابتكار الذي نحتاج إليه لتحقيق أهداف الحياد الكربوني، مع دعم الصناعة وتقديم فوائد حقيقية للمستهلكين النهائيين".
ووفق التفاصيل التي اطّلعت عليها منصة الطاقة المتخصصة، قدّمت جامعة سري طلبًا للحصول على براءة اختراع لهذه التقنية، وتسعى جاهدةً للتعاون مع الشركاء الأكاديميين والصناعيين.
كما يدعم هذا الابتكار هدف الأمم المتحدة للتنمية المستدامة المتعلق بالطاقة النظيفة، ولديه القدرة على توليد براءات اختراع جديدة، وتأسيس شركات ناشئة، وتوفير وظائف تتطلب مهارات، ما يُعزّز مكانة المملكة المتحدة بوصفها رائدة عالميًا في تكنولوجيا البطاريات.
موضوعات متعلقة..
- إطفاء حرائق بطاريات السيارات الكهربائية بنظام مدمج.. الأول من نوعه
- إعادة تدوير بطاريات السيارات الكهربائية.. تحديات وفرص
- أكبر شركة لتصنيع بطاريات السيارات الكهربائية تحقق إنجازًا ضد الحرائق والانفجارات
اقرأ أيضًا..
- أمين عام أوبك: البعض حاول شيطنة النفط والغاز.. ونواصل تحمل مسؤولياتنا
- حقل غاز جزائري احتياطياته 13 تريليون قدم مكعّبة يشهد صفقة ضخمة
- ستيلانتس توقف برنامج تطوير تقنية خلايا الوقود الهيدروجينية في أوروبا
- 10 مشروعات طاقة متجددة في السعودية باستثمارات 5.3 مليار دولار
المصدر:
