المواد الخارقة في تخزين الطاقة

يمكن أن تصبح المادة التي تم اكتشافها قبل أقل من عقدين من الزمن مفتاحًا لبطاريات أكثر أمانًا وشحنًا وأخف وزنًا تعمل على تشغيل الأجهزة الإلكترونية والمركبات الكهربائية وتخزين الطاقة الثابت.    منذ أن تم عزل الجرافين “ الخارق ” لأول مرة في عام 2004 من قبل باحثين في جامعة مانشستر في المملكة المتحدة ، طور عدد متزايد من الشركات الناشئة التي تصنع الجرافين تقنيات البطاريات التي ، كما تقول الشركات ، ستؤدي إلى مستقبل سريع – أجهزة الشحن والمركبات الكهربائية ، ذات سعة طاقة أعلى وبدون مخاطر ارتفاع درجة الحرارة. 

يبلغ سمك الجرافين ذرة واحدة فقط. إنه موصل فائق للكهرباء والحرارة وخفيف جدًا. إنه أقوى من الفولاذ بأكثر من 100 مرة ، ولكنه أيضًا أخف 6 مرات. يبطئ الجرافين عملية التسخين في بطاريات الليثيوم ويسمح بسرعات شحن أسرع تصل إلى خمس مرات. نظرًا لكونه يتمتع بمقاومة منخفضة ، فإن الجرافين يوصل الحرارة بالتساوي عبر البطارية لمساعدتها على البرودة ، كما تقول إحدى الشركات الناشئة التي تعمل مع الجرافين ، Real Graphene.

لم يتم استخدام الجرافين بعد في المركبات الكهربائية أو أنظمة التخزين الثابتة ، لكن مطوري المواد والتقنيات التي تحمل معها يقولون إن هذه المادة الفائقة ، نظرًا لخصائصها الميكانيكية ، تبشر ببطاريات أكثر قوة وأمانًا وأسرع شحنًا. 

يقول باحثون في جامعة مانشستر إن الجرافين لديه القدرة على استخدامه ليس فقط في الإلكترونيات الاستهلاكية ، ولكن أيضًا في المركبات الكهربائية وتخزين الطاقة الشمسية وطاقة الرياح . يمكن أن يساعد تطوير مكثفات الجرافين الفائقة في تمكين السيارات الخارقة الكهربائية عالية الأداء. نظرًا لأن مكثفات الجرافين الفائقة خفيفة ، يمكنها أيضًا تقليل وزن السيارات أو الطائرات ، وفقًا للجامعة ، التي تدرس أيضًا ، مع شركائها التجاريين ، إمكانات الجرافين في تطبيقات الشبكة وتخزين طاقة الرياح أو الطاقة الشمسية. 

الموضوعات ذات الصلة: أسعار النفط ترتفع على خلفية آمال التحفيز الجديدة

سارعت الشركات الناشئة مؤخرًا في تطوير الجرافين وإدماجه في البطاريات. 

على سبيل المثال ، قالت شركة Nanotech Energy المصنعة للجرافين ومقرها لوس أنجلوس العام الماضي إنها طورت ووسعت نطاقًا في عملية لإنتاج الجرافين بأكثر من 90 في المائة من الطبقات الأحادية لمحتواها ، وهو أنقى أشكال الجرافين المتوفر بكميات ضخمة. 

أطلقت الشركة أيضًا في عام 2020 بطارية مملوكة غير قابلة للاشتعال وعالية الأداء جاهزة للتسويق. 

لقد طورنا البطارية من خلال الاستفادة من الخصائص الإلكترونية والميكانيكية غير العادية للجرافين لزيادة سعة البطارية. لزيادة أمان بطارية أيونات الليثيوم ، اتخذنا خطوة إضافية من خلال تصميم إلكتروليت غير قابل للاشتعال يمكنه تحمل التشغيل في درجات حرارة عالية دون اشتعال النيران ، “ماهر القاضي ، الشريك المؤسس والرئيس التنفيذي للتكنولوجيا في Nanotech Energy قال في ذلك الوقت. 

قال الدكتور جاك كافانو ، رئيس مجلس الإدارة والرئيس التنفيذي لشركة Nanotech Energy ، “تقتصر معظم الصناعات والمستخدمين النهائيين على تكنولوجيا بطاريات أيونات الليثيوم ، من مصنعي الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر المحمول إلى مصنعي السيارات إلى المستهلك ككل”. 

وأضاف كافانو: “تقدم شركة Nanotech Energy الآن لكل هذه الصناعات طريقًا نحو تكنولوجيا بطاريات آمنة وأكثر قوة – وهي بمثابة تغيير لقواعد اللعبة بالنسبة لها”. 

الموضوعات ذات الصلة: لماذا سيستمر النفط في الارتفاع في عام 2021

تعمل بطاريات الجرافين النرويجية على تطوير تقنية بطاريات الليثيوم الكبريتية (LiS) المعززة بمشتقات الجرافين. طورت الشركة الكاثود الكبريت على أساس طريقة الملكية وتستهدف أنظمة تخزين الطاقة الثابتة كأحد مجالات تطبيق تقنيتها.

تعمل شركة NanoGraf الأمريكية على تطوير مواد الأنود المصنوعة من السيليكون والجرافين والتي تتيح شحن بطاريات تدوم لفترة أطول وأسرع. يعتقد NanoGraf أن الكيمياء الحالية لبطاريات الليثيوم أيون قد وصلت إلى مرحلة استقرار في تحسين الأداء. تقول الشركة إنه يمكن تخصيص هندسة المواد المصنوعة من سبائك السيليكون والجرافين في الأنود لتحقيق قدرة أعلى بثلاث إلى ست مرات من الأنودات الحالية القائمة على الجرافيت. 

ستتطلب السيارات الكهربائية التي تحتوي على بطاريات تحتوي على الجرافين أربع سنوات على الأقل من البحث والاختبار الإضافي ، وفقًا لما قاله تشيب بريتينكامب من NanoGraf ، عالم البوليمرات ونائب الرئيس لتطوير الأعمال ، لـ Futurism في نهاية العام الماضي.

الشركة واثقة من أن تقنيتها ستعمل مع السيارات الكهربائية ، لكنها تعلم أن الأمر سيستغرق بضع سنوات أخرى للحصول على الإبهام للسيارات الكهربائية.

قال بريتينكامب لـ Futurism ، إن الجرافين مادة رائعة للبطاريات ، مضيفًا أنه “في الأساس ، يمكن للجرافين أن يلعب دورًا مركزيًا في توفير مستقبل كهربائي مستدام.” 

Leave a Comment