تحتفظ بطارية الزنك المتدفقة بقدرة 81% بعد 5500 دورة في اختبارات المتانة
طور باحثون في الصين بطارية ملاط زنك متدفقة تعمل بشكل مستمر لمدة 5128 ساعة، مما يوفر نهجًا جديدًا لتخزين الطاقة على المدى الطويل لأنظمة الطاقة المتجددة. تحل البطارية محل قطب الزنك الثابت التقليدي بملاط متدفق من جزيئات الزنك النانوية المعلقة في سائل موصل. ومن خلال السماح للمادة النشطة بالدوران بشكل مستمر، يتغلب التصميم على التحديات طويلة الأمد التي كانت لها بطاريات تدفق محدودة تعتمد على الزنك. تم تصميم البطارية، التي طورها باحثون في جامعة فودان والأكاديمية الصينية للعلوم، لتخزين الكهرباء الزائدة الناتجة عن الألواح الشمسية وتوربينات الرياح، ثم إطلاقها عند انخفاض توليد الطاقة المتجددة. وفي الاختبارات المعملية، حقق النظام كفاءة كولومبية بنسبة 99.94%. واحتفظت بطاريات ثاني أكسيد الزنك والمنغنيز التي تم تصنيعها باستخدام نفس البنية أيضًا بنسبة 81.1% من سعتها الأصلية بعد 5500 دورة شحن وتفريغ، مما يشير إلى تحسين المتانة. إعادة النظر في تخزين الزنك تقوم بطاريات التدفق عادةً بتخزين الطاقة عن طريق ضخ إلكتروليتات سائلة عبر خلية كهروكيميائية. وبدلاً من الاعتماد على قطب الزنك الصلب، فإن التصميم الجديد يحول الزنك نفسه إلى حامل طاقة قابل للتدفق. قال المؤلف الرئيسي Fei Wang لـ Tech Xplore: “لقد نشأ عملنا من اهتمامنا الطويل الأمد بتحسين قابلية عكس أقطاب معدن الزنك من خلال هندسة الإلكتروليت والواجهة”. “خلال زيارتي لمصنع Zn للاستخلاص الكهربي، ألهمتني العملية الصناعية التي يتم فيها تحويل Zn2+ إلى Zn معدني وأدركت أن عملية اكتساب الإلكترون هذه يمكن استخدامها مباشرة لتخزين الطاقة.” تجمع البطارية بين جزيئات الزنك النانوية وإطار كربوني مجوف وإلكتروليت يتم التحكم فيه بواسطة الليجند. تساعد هذه المكونات معًا على منع جزيئات الزنك من التكتل معًا مع الحفاظ على التفاعلات الكهروكيميائية المستقرة أثناء الشحن والتفريغ المتكرر. وقال الباحثون إن البنية الانسيابية تفصل سعة تخزين الطاقة عن توصيل الطاقة، مما يجعل من السهل توسيع نطاق البطاريات لتطبيقات طويلة الأمد دون إعادة تصميم الخلية الكهروكيميائية. مصممة لمصادر الطاقة المتجددة، وعلى عكس بطاريات الزنك التقليدية التي تعتمد على قطب كهربائي ثابت، يدور الملاط بشكل مستمر بين خزان التخزين وخلية البطارية بينما يتحول الزنك بشكل عكسي بين شكليه المعدني والأيوني. وقال وانغ: “الميزة الرئيسية لهذا التصميم هو أنه يحول الزنك من قطب كهربائي ثابت إلى حامل طاقة ديناميكي”. وفقًا للباحثين، فإن دمج هندسة التدفق مع كيمياء السطوح البينية التي يتم التحكم فيها باستخدام اللجند يعالج التحديات الرئيسية التي كانت لها أنظمة محدودة لملاط الزنك، بما في ذلك تجميع الجسيمات والتفاعلات غير المستقرة وتدهور الواجهة. ويعتقد الفريق أن هذه التكنولوجيا يمكن أن تدعم في نهاية المطاف تخزين الكهرباء على نطاق واسع المولدة من مصادر متجددة متقطعة مثل مزارع الطاقة الشمسية وطاقة الرياح. إن زيادة حجم الملاط المخزن في الخزانات الخارجية يمكن أن يؤدي أيضًا إلى زيادة سعة طاقة البطارية دون تغيير النظام الكهروكيميائي الأساسي بشكل كبير. وقال وانغ: “سوف تركز أبحاثنا المستقبلية على ترجمة مفهوم ملاط الزنك المتدفق من عرض توضيحي على نطاق المختبر إلى أنظمة عملية لتخزين الطاقة طويلة الأمد”. ويخطط الباحثون أيضًا لتحسين كيمياء الملاط، وتحسين تكامل النظام، واستكشاف ما إذا كان من الممكن تطوير ناقلات طاقة معدنية مماثلة قابلة للتدفق خارج الأنظمة المعتمدة على الزنك. ونشرت الدراسة في مجلة نيتشر إنيرجي.
تم النشر: 2026-07-18 00:53:00
