توفر مادة بطارية مياه البحر القائمة على الكلوريد تعزيزًا بمقدار 10000x في التوصيل الأيوني
عزز العلماء حركة أيونات الكلوريد عبر مادة صلبة بما يصل إلى 10000 مرة، مما أدى إلى تعزيز الجهود المبذولة لتطوير بطاريات تعتمد على مياه البحر لتخزين الطاقة المتجددة على نطاق واسع. قام الفريق الدولي، الذي يضم باحثين من سويسرا وكندا والولايات المتحدة، بتعديل أوكسي كلوريد اللانثانم عن طريق إضافة كميات صغيرة من الكالسيوم أو المغنيسيوم أو السترونتيوم. أدت هذه التغييرات إلى تحسين توصيل أيونات الكلوريد بشكل كبير، وهو أحد العوائق الرئيسية التي تمنع البطاريات المعتمدة على الكلوريد من أن تصبح عملية. يمكن أن يساعد هذا العمل في توسيع خيارات البطاريات إلى ما هو أبعد من الليثيوم، الذي يهيمن حاليًا على تقنيات تخزين الطاقة ولكنه يواجه مخاوف متزايدة بشأن العرض والطلب. وعلى عكس الليثيوم، فإن الكلوريد متوفر بكثرة ويمكن الحصول عليه من مياه البحر. يعتقد الباحثون أن بطاريات أيونات الكلوريد يمكن أن تدعم يومًا ما أنظمة التخزين على نطاق الشبكة التي تخزن الكهرباء المولدة بواسطة توربينات الرياح ومزارع الطاقة الشمسية. بناء الطرق السريعة الأيونية أحد أكبر التحديات التي تواجه بطاريات أيونات الكلوريد هو أن أيونات الكلوريد تتحرك ببطء خلال المواد الصلبة. حجمها الكبير نسبيًا يجعل من الصعب عليها الانتقال عبر إلكتروليتات البطارية، مما يقلل من أداء تخزين الطاقة. ولمعالجة هذه المشكلة، قام الباحثون بتعديل التركيب الذري لأوكسي كلوريد اللانثانم. خلقت التعديلات مسارات أسهل لأيونات الكلوريد للتحرك عبر المادة. وفقًا للفريق، أنتج الكالسيوم التأثير الأقوى، حيث زاد من توصيل أيونات الكلوريد بما يصل إلى 10000 مرة مقارنة بالمادة غير المعدلة. استخدم الباحثون الأشعة السينية فائقة السطوع في مصدر الضوء الكندي (CLS) في جامعة ساسكاتشوان لفهم كيف أدت التغيرات الهيكلية إلى تحسين النقل الأيوني. وأظهر التحليل أن العناصر المضافة جعلت البنية البلورية أكثر ليونة، مما يسمح لأيونات الكلوريد بالتحرك بحرية أكبر عبر المنحل بالكهرباء الصلب. يقول سارباجيت بانيرجي، الأستاذ في ETH Zürich ورئيس مختبر علوم البطاريات في معهد Paul Scherrer في سويسرا: “نحن لا نتطلع إلى استبدال بطاريات الليثيوم أيون بالكامل، ولكننا بحاجة إلى حلول أخرى في العقود القليلة المقبلة إذا أردنا تلبية هذه الحاجة الهائلة التي سيحتاجها العالم لمئات تيراواط ساعة والتي تسمح بالاستخدام الفعال للطاقة الشمسية وطاقة الرياح”. ما وراء تخزين الليثيوم يؤكد الباحثون أن التكنولوجيا لا تزال في مرحلة مبكرة. لا توضح الدراسة وجود بطارية كاملة من أيونات الكلوريد، ولكنها بدلاً من ذلك تنشئ منصة إلكتروليت واعدة يمكن أن تدعم تطوير البطارية في المستقبل. وقال جينجكسيانج تشينج، طالب الدكتوراه المشارك في البحث: “نحن نستكشف مناطق مجهولة”. “نحن نعمل على توسيع أفق مجال البطاريات ونأمل في استخدام هذه المنصة للبناء عليها أكثر، واستكشاف الأشياء التي لا تجيدها بطاريات الليثيوم أيون.” يعتقد الفريق أن كيمياء البطاريات البديلة ستكون ضرورية مع استمرار نمو الطلب على تخزين الطاقة جنبًا إلى جنب مع التوسع في توليد الطاقة المتجددة. وأشار بانيرجي إلى أن المشروع يهدف إلى إرساء أسس لتقنيات بطاريات أكثر استدامة قادرة على دعم تخزين الطاقة على نطاق واسع في المستقبل. كما نسب الباحثون الفضل إلى CLS، وخاصة خط شعاع VLS-PGM، لتمكين القياسات اللازمة لفهم سلوك المادة على المستوى الذري. ونشرت الدراسة في مجلة ACS Applied Energy Materials.
تم النشر: 2026-06-03 19:09:00
