تشهد بطاريات الليثيوم-ثاني أكسيد الكربون تقدمًا ملحوظًا في مجال تخزين الطاقة بفضل اكتشاف جديد من قبل الباحثين في جامعة سري. باستخدام محفز منخفض التكلفة يُسمى سيزيوم فوسفوموليبديت (CPM)، تمكن الباحثون من تخطي العقبات التي كانت تواجه هذه البطاريات تقنيًا، مما يفتح الباب أمام تطبيقات واقعية محتملة.
التحديات السابقة لبطاريات الليثيوم-ثاني أكسيد الكربون
كانت بطاريات الليثيوم-ثاني أكسيد الكربون تواجه عدة تحديات تقنية، منها عدم كفاءتها في الشحن وإعادة الشحن بسرعة، واعتمادها على معادن نادرة ومكلفة مثل البلاتين. هذه المشاكل كانت تعيق استخدامها على نطاق واسع وتقلل من جاذبيتها كمصدر مستدام لتخزين الطاقة.
إضافة إلى ذلك، كانت هذه البطاريات تعاني من مشكلة تُعرف باسم “الفوق الجهد”، وهي الطاقة الإضافية اللازمة لبدء التفاعل الكيميائي داخل البطارية، مما يؤدي إلى فقدان جزء من الطاقة خلال كل دورة شحن وتفريغ.
الحل المبتكر: استخدام سيزيوم فوسفوموليبديت (CPM)
اكتشف فريق البحث في جامعة سري أن استخدام محفز منخفض التكلفة مثل سيزيوم فوسفوموليبديت يمكن أن يحل هذه المشكلات. أظهر الاختبارات المعملية والنمذجة الحاسوبية أن هذا التغيير البسيط في التصميم يسمح للبطارية بتخزين طاقة أكبر بكثير، والشحن بكمية أقل من الطاقة، والعمل لأكثر من 100 دورة بدون فقدان كبير في الأداء.
من خلال تفكيك البطارية بعد كل شحن وتفريغ، تمكن الباحثون من دراسة التغيرات الكيميائية التي تحدث بداخلها. أظهرت هذه الدراسات أن كربونات الليثيوم، المركب الذي يتكون عندما تمتص البطارية ثاني أكسيد الكربون، يمكن بناؤه وإزالته بشكل موثوق، مما يعد أمرًا أساسيًا للاستخدام طويل الأمد.
التطبيقات المستقبلية وآفاق البطارية
تفتح هذه الاكتشافات الجديدة الأبواب لتطوير مواد بطاريات أكثر فعالية من حيث التكلفة وسهولة التصنيع. إذا تم تجاريًا، يمكن لهذه البطاريات المساهمة في تقليل الانبعاثات الكربونية من السيارات والمصادر الصناعية، بل وقد تعمل حتى على سطح المريخ بفضل احتواء غلافه الجوي على 95% من ثاني أكسيد الكربون.
يأمل الباحثون في أن يُسهم هذا التطور في دعم التحول نحو مصادر الطاقة المتجددة، مع مواجهة تحديات التغير المناخي. كما أنهم يتطلعون إلى تصميم محفزات أفضل مستقبلًا، مما يعزز من كفاءة البطاريات ويجعلها حلاً محتملاً لتخزين الطاقة النظيفة.
الخاتمة
تمثل بطاريات الليثيوم-ثاني أكسيد الكربون المدعومة بسيزيوم فوسفوموليبديت خطوة محورية نحو مستقبل مستدام للطاقة. من خلال تجاوز التحديات التقنية التي كانت تعيق استخدامها، أصبحت هذه البطاريات أكثر كفاءة وفعالية من حيث التكلفة، مما يفتح الطريق أمام استخدامها في تطبيقات واسعة النطاق. مع استمرار البحث والتطوير، يمكن أن تشكل هذه البطاريات جزءًا مهمًا من حلول الطاقة النظيفة التي يحتاجها العالم للتصدي للتغير المناخي.
