باحثون يتوصلون إلى مادة تحدث ثورة في قدرات البطاريات

طور الباحثون مادة جديدة يمكن أن تحدث ثورة في قدرات البطاريات، وربما تؤدي نتائجهم إلى ارتفاع كثافة طاقة المكثفات ما يتيح إمكانية إعادة شحن الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والتابلت في بضع ثوان، ويعتقد أن هذه المكثفات الفائقة أقوى بما يتراوح بين ألف إلى 10 آلاف مرة عن البطاريات البديلة المتاحة حاليًا.

وتنتج هذه المواد الجديدة مكثفات أكثر أمنًا مع الشحن بشكل أسرع وأكثر كفاءًة، كما تعد بديلًا أخضر صديق للبيئة مقارنة بغيرها من المكثفات الفائقة في البطاريات، وتتكون هذه المواد من مادة البوليمر، وهي عبارة عن سلاسل جزئية عضوية كبيرة مكونة من العديد من الوحدات الفرعية المتكررة، وترتبط هذه الوحدات الفرعية معًا مكونة شبكة ثلاثية الأبعاد.

وتخزن المكثفات الفائقة الطاقة باستخدام أقطاب ومواد متحللة بالكهرباء تعمل كل منها بالشحن وتوصيل الطاقة سريعًا، وتقوم البطاريات التقليدية بالشحن وتوصيل الطاقة بشكل أبطأ وأكثر استدامة، وربما يكون لهذه التكنولوجيا أثرًا مدويًا في عدد من الصناعات بما في ذلك النقل والفضاء وصناعة الطاقة، وربما تحدث هذه النتائج ثورة في عالم السيارات الكهربائية حيث تسمح بإعادة شحنهم في ثوان بدلًا من الانتظار 6 أو 8 ساعات للشحن.

وتقتصر السيارات الكهربائية حاليًا على مسافة 54 ميلًا قبل إعادة شحنها وهو ما يعادل المسافة من لندن إلى برايتون، ومن خلال التكنولوجيا الجديدة يمكن أن يمتد هذا الوقت إلى 414 ميلًا وهي المسافة  من لندن إلى أدنبره تقريبًا، وتستخدم الحافلات هذه التكنولوجيا في الصين ولكن في نطاق محدود جدًا، وتساهم التكنولوجيا الجديدة في مد وقت الاحتياج إلى إعادة الشحن بعد كل رحلتين أو 3 إلى 20 أو 30 رحلة، وتستغرق كل شحنة بضع ثوان فقط.

واقترح إليون ماسك المدير التنفيذي لشركة تسلا سابقًا أن الموصلات الفائقة هي أفضل الطرق للسفر جوًا كهربائيًا، ويعد الاكتشاف الجديد جهدًا مشتركًا بين باحثين في جامعة سري وجامعة بريستول، وقد وجد الباحثون أن مادة البوليمر التي فتحت الباب أمام المكثفات يمكن أن تحمل كم غير مسبوق من الطاقة بكل كيلو غرام، وكانت مكثفات الطاقة التقليدية تحمل كمًا صغيرًا من الطاقة نظرًا لحجمها، ما يعني  أن المكثفات الفائقة يجب أن تكون أكثر 20 مرة عن البطاريات لتحمل نفس الكمية من الطاقة، وهو ما جعل المكثفات الفائقة كبيرة جدًا للأشياء اليومية مثل الهواتف أو أجهزة الكمبيوتر المحمولة، واستُخدمت المكثفات الفائقة منذ فترة طويلة باعتبارها مصدر قوي بديل لطاقة البطاريات حيث يمكنها الشحن والتفريغ سريعًا وتخزين المزيد من الطاقة عن البطاريات العادية.

وأوضح الدكتور برندان هوولين من جامعة سري والمشارك في المشروع: "هناك عملية بحث عالمية في مجال تكنولوجيا تخزين الطاقة  وهذه المكثفات الفائقة لديها القدرة على فتح الباب أمام خلق تطورات مثيرة لا يمكن تصورها"، ولن يتوقف الباحثون ببساطة عند مصادر الطاقة، وتابع الدكتور إيان هامرتون من جامعة بريستول والزميل المشارك في المشروع: "في حين يفتح هذا البحث الطريق أمام المكثفات الفائقة فهناك العديد من الاستخدامات لمادة البوليمر والتي تعتبر المواد الموصلة المرنة غير مرغوب فيها بما في ذلك الإلكترونيات البيولوجية وأجهزة الاستشعار والإلكترونيات القابلة للارتداء والأجهزة البصرية المتقدمة، ونعتقد أن هذا التطور مثير للغاية ويمكن أن يغير اللعبة".