(أخبار نانوويرك) بطارية ثاني أكسيد الكربون الليثيوم هي وحدة تخزين الطاقة وتحويلها للأجهزة اﻹلكترونية. مع أنّ تطوير هذه البطاريات لا يزال في مهده، يحتاج العلماء إلى فهم شامل للمشاكل الحرجة التي يجب التغلب عليها حتى تحقق هذه البطاريات إمكاناتها كوحدات تخزين الطاقة الجديدة.
أجرى فريق بحثي متعدد التخصصات دراسة بطاريات ثاني أكسيد الكربون الليثيوم لفهم تحديات هذه الأجهزة وآفاقها بشكل أفضل. نشر الفريق، بقيادة باحثين من جامعة أديلايد الأسترالية، أعمالهم في دورية “Nano Research Energy” بعنوان (“تحديات وآفاق بطاريات ثاني أكسيد الكربون الليثيوم”*).
نظرًا لأن ثاني أكسيد الكربون يلعب دورًا رئيسيًا في دورات درجات الحرارة الجو عالميا، فقد حوّل الباحثون انتباههم إلى التقاط الكربون وتخزينه. توفر بطاريات ثاني أكسيد الكربون الليثيوم خيارًا مثيرًا للاهتمام، ليس فقط لتحويل نفايات ثاني أكسيد الكربون إلى منتجات ذات قيمة مضافة، ولكن أيضًا لتخزين الكهرباء من مصادر الطاقة المتجددة.
بالمقارنة مع بطاريات ثاني أكسيد الكربون المعدنية الأخرى، مثل بطاريات ثاني أكسيد الكربون الصوديوم وثاني أكسيد الكربون والزنك، تعد بطاريات ثاني أكسيد الكربون الليثيوم واعدة أكثر ليس فقط في توفير الأعلى من حيث جهد التشغيل وكثافة الطاقة، ولكن أيضًا للاستخدام المحتمل في صناعات الطيران والفضاء لكون هذه المواد خفيفة الوزن المرغوبة للغاية في هذه الصناعات. بينما تحمل بطاريات الليثيوم ثاني أكسيد الكربون واعدًة جدا، إلا أنها تواجه أيضًا عقبات هائلة بسبب استخدام ثاني أكسيد الكربون.
لقد تم تكوين الفريق من المتخصصين في مختلف المجالات التخصصية لمعالجة هذه العقبات من وجهات نظر متعددة. وقد شرعوا في استكشاف العقبات التي تواجهها المكونات اﻷساسية في البطارية، بما في ذلك القطب الكهربائي والواجهة والإلكتروليت. واقترح الفريق استراتيجيات لمعالجة هذه القضايا الإشكالية. ويهدف الفريق إلى إنشاء سياق لمزيد من البحث حول أنظمة بطاريات ثاني أكسيد الكربون القلوية القابلة للعكس والقابلة لإعادة الشحن.
قال زيبينج غوه، الأستاذ في كلية الهندسة الكيميائية والمواد المتقدمة بجامعة أديلايد. “على وجه التحديد، لقد توصلنا إلى أن الفهم الأساسي للآلية الكهروكيميائية لا يزال مثيرًا للجدل، والأداء بمعدل مرتفع لا يزال بعيدًا ليكون مرضيًا للتطبيق العملي بسبب نقص المحفزات الكهربائية الفعالة”. يمكن أن تساعد النتائج التي توصلوا إليها الباحثون والآخرين من أصحاب المصلحة على فهم هذه البطاريات بشكل أفضل لوضع أبحاثهم في السياق العملي.
وأكمل الباحث غوه “على الرغم من التحديات، يجب أن نقول أنه من خلال الجهود المستمرة، يمكن لبطاريات ثاني أكسيد الكربون الليثيوم تحقيق كفاءة عالية عند تثبيت ثاني أكسيد الكربون ويمكن في نفس الوقت تخزين طاقة عالية”.
يأمل الفريق أن تؤدي مراجعتهم للتحديات والآفاق لبطاريات ثاني أكسيد الكربون الليثيوم أفكارًا مبتكرة حول البطاريات والمحفزات الكيميائية، وتوفر الإرشادات اللازمة للباحثين لتطوير وحدات تخزين الطاقة الأخرى لتتضمن المعادن والغاز.
بالتطلع إلى الدراسات المستقبلية، سيستكشف الفريق أفكارًا للمحفزات الكيميائية الفعالة.
ويضيف غوه “يكمن الشاغل الرئيسي لبطارية ثاني أكسيد الكربون الليثيوم في الحركية البطيئة لتفاعلات القطب الكهربائي، لذا فإن الخطوة التالية في تطوير ثاني أكسيد الكربون الليثيوم هي البحث عن محفز كيميائي فعال يمكنه تعزيز تفاعلات القطب أثناء شحن البطارية وتفريغها، “
بالتفكير فيما وراء تطبيقات البطاريات هنا على الأرض، يرى الفريق إمكانات بعيدة المدى في بيئات أكثر قسوة. يتيح استخدام ثاني أكسيد الكربون كمادة الكاثود لنظام الطاقة تقديم مزايا فريدة في استكشاف الفضاء، كما هو الحال في المريخ حيث يصل تركيز ثاني أكسيد الكربون إلى 96 بالمائة في غلافها الجوي.
ويختم غوه حديثه بأن “ليس هناك شك في أن الطريق طويل لنقطعه، ويتطلب المزيد من التحقيقات والفهم الأساسي الأفضل لبطاريات ثاني أكسيد الكربون الليثيوم عالية الكثافة للطاقة حيث يتطلب بحثًا متعدد التخصصات ومتعدد المجالات، بدءًا من الهندسة الكيميائية إلى علوم المواد والكيمياء الكهربية وتكنولوجيا النانو”.
المصدر: مطبعة جامعة تسينغهوا – الترجمة من قبل نادي نانو
رابط المقال: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=60335.php
الهوامش
*”Challenges and Prospects of Lithium−CO2 Batteries”
