طوّر باحثون بطارية صوديوم صلبة بالكامل، تحافظ على أدائها حتى في درجات حرارة دون الصفر. وقد تُسهم هذه البطارية، التي طوّرها باحثون في جامعة كاليفورنيا، سان دييغو، في استبدال أجهزة الطاقة التي تعتمد على الليثيوم.
وكشف الباحثون أيضًا أن الصوديوم يعد بديلًا رخيصًا ومتوفرًا وأقل ضررًا، ولكن البطاريات ذات الحالة الصلبة التي أنشأوها حاليًا لا تعمل بشكل جيد في درجة حرارة الغرفة.
قام المهندسون بتسخين شكل شبه مستقر من هيدروبورات الصوديوم حتى بدأ بالتبلور، ثم برّدوه بسرعة لتثبيت بنيته البلورية حركيًا. هذه تقنية معروفة على نطاق واسع، ولكنها لم تُطبّق من قبل على إلكتروليت صلب.
ويقول الباحثون إن هذه المعرفة قد تساعد في تحويل هذا الابتكار المختبري إلى منتج حقيقي في المستقبل.
قالت البروفيسورة ي. شيرلي مينغ، من كلية بريتزكر للهندسة الجزيئية بجامعة شيكاغو (UChicago PME - الولايات المتحدة الأمريكية): "الأمر لا يتعلق بالصوديوم مقابل الليثيوم، بل نحن بحاجة لكليهما". وأضافت: "عندما نفكر في حلول تخزين الطاقة المستقبلية، ينبغي أن نتخيل مصنعًا عملاقًا قادرًا على إنتاج منتجات تعتمد على كيمياء الليثيوم والصوديوم معًا. هذا البحث الجديد يُقرّبنا من تحقيق هذا الهدف النهائي، مع تعزيز العلوم الأساسية في الوقت نفسه".
ويشير الفريق أيضًا إلى أن كيمياء الصوديوم مثيرة للاهتمام، ولكن إلكتروليت الصوديوم الصلب يظهر موصلية أيونية محدودة في درجة حرارة الغرفة.
يجمع عمل مجموعة جامعة كاليفورنيا في سان دييغو بين البيانات الحسابية والتجريبية لتقييم الطبيعة غير المستقرة لهيدروبورات الصوديوم، ويوضح أن التبريد السريع من نظام التبلور يحبس ديناميكيات الطور المعيني الشكل مع هجرة الصوديوم السريعة.
توفر بطاريات الصوديوم ذات الحالة الصلبة الأمل في إيجاد حل للطاقة أقل ضرراً بالبيئة.
وأشار الباحثون إلى أنه عند الجمع مع كاثود مطلي بالكهرباء الصلبة القائم على الكلوريد، فإن هذه المرحلة المستقرة للغاية تسمح بإنشاء كاثودات مركبة كثيفة ذات مساحة تحميل عالية تحافظ على الأداء في درجات حرارة تحت الصفر.
بما أن المبدأ الأساسي هو تثبيت الإطار الأنيوني حركيًا بما يُعزز الانتشار، فإن هذا النهج قابل للتطبيق على مركبات الهيدريدوبورات ذات الصلة وغيرها من كيمياء العناقيد الأنيونية. يقدم هذا العمل استراتيجية تصميم عملية وإرشادات معالجة لإلكتروليتات صلبة عالية الأداء، وفقًا لتقرير الفريق.
وقال المؤلف المشارك سام أوه من معهد A*STAR لبحوث المواد والهندسة في سنغافورة إن البحث يساعد في وضع الصوديوم على قدم المساواة مع الليثيوم من حيث الأداء الكهروكيميائي.
الاختراق الذي حققناه هو أننا في الواقع نثبت بنية شبه مستقرة لم يسبق الإبلاغ عنها. تتميز هذه البنية شبه المستقرة من هيدروبورات الصوديوم بموصلية أيونية عالية جدًا، أعلى برتبة واحدة على الأقل من الموصلية الأيونية المذكورة في الأبحاث، وأعلى بثلاثة إلى أربعة رتب من الموصلية الأيونية السابقة.
يُتيح هذا البحث إمكانية استخدام مادة خام أرخص بكثير وأسهل توفرًا من الليثيوم. لسنوات عديدة، ومع تطوير الأجهزة الرقمية المحمولة، اضطرت البشرية إلى تقديم تنازلات بيئية هائلة عند استخراج الليثيوم وتكريره.
المصدر: https://khoahocdoisong.vn/pin-natri-the-ran-co-trien-vong-thay-the-cho-cac-loai-pin-lithium-post2149056855.html
تعليق (0)