كاوست تبتكر حلاً لإطالة عمر البطاريات المائية بأكثر من عشرة أضعاف
كشف علماء من جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (كاوست) عن سبب جزيئي رئيسي يحدّ من قدرة البطاريات المائية القابلة لإعادة الشحن على أن تكون خيارًا أكثر أمانًا وأقل تكلفة لتخزين الطاقة المستدامة. وأظهرت نتائج الدراسة، المنشورة في المجلة العلمية Science Advances، كيف تؤثر المياه داخل البطارية سلبًا على عمرها وأدائها، وكيف أن إضافة أملاح منخفضة التكلفة – مثل كبريتات الزنك – يمكن أن تحدّ من هذه المشكلة وتزيد عمر البطارية بأكثر من عشرة أضعاف.
يُعدّ المَصْعَد (الأنود) - وهو مسرى كهربائي يمر خلاله تيار كهربائي ضمن جهاز كهربائي ذي أقطاب - أحد العوامل الحاسمة في تحديد عمر البطارية، سواء كانت مائية أم لا، إذ تحدث فيه التفاعلات الكيميائية المسؤولة عن إنتاج وتخزين الطاقة. غير أن بعض التفاعلات الجانبية غير المرغوبة تؤدي إلى تدهوره، ما يقلل من عمر البطارية.
وأظهرت الدراسة الجديدة أن المياه الحرة – أي جزيئات الماء غير المرتبطة بقوة بجزيئات أخرى – تساهم في حدوث هذه التفاعلات الجانبية، بينما يقلل وجود كبريتات الزنك من كمية المياه الحرة داخل البطارية.
وقال البروفيسور حسام الشريف، أستاذ ورئيس مركز كاوست للتميّز في الطاقة المتجددة وتقنيات التخزين (CREST) وقائد الفريق البحثي في هذه الدراسة " تسلط نتائجنا الضوء على أهمية بنية المياه في كيمياء البطاريات، وهي عامل مهم واساسيا تم تجاهله في السابق".
تسمح المياه الحرة بالتفاعل بسهولة مع المزيد من الجزيئات، ما يؤدي إلى تفاعلات غير مرغوبة تستهلك الطاقة وتتلف المَصْعَد. وأظهرت الدراسة أن أيونات الكبريتات تعمل بمثابة "لاصق للماء" يثبت الروابط بين جزيئات المياه الحرة، ويغير ديناميكيتها، ما يقلل عدد التفاعلات الجانبية الضارة.
ورغم أن الحيز الأكبر من التجارب أُجري على بطاريات تستخدم كبريتات الزنك، تشير نتائج أولية إلى أن التأثير نفسه يحدث مع مصاعد معدنية أخرى، ما يفتح المجال أمام استخدام أملاح الكبريتات كحل عالمي لإطالة عمر جميع البطاريات المائية القابلة لإعادة الشحن.
وقال الدكتور يونبي زو، الباحث في كاوست والذي أجرى معظم التجارب "أملاح الكبريتات قليلة التكلفة ومتوفرة بشكل كبير ومستقرة كيميائيًا، مما يجعل حلّنا قابلًا للتطبيق علميًا واقتصاديًا".
وتحظى البطاريات المائية باهتمام عالمي متزايد كحل مستدام لتخزين الطاقة على نطاق واسع، ومن المتوقع أن يتجاوز حجم سوقها 10 مليارات دولار بحلول عام 2030. وعلى عكس بطاريات الليثيوم الشائعة في السيارات الكهربائية، تُعد البطاريات المائية خيارًا أكثر أمانًا وأقل بصمة بيئية لدمج مصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية في شبكات الكهرباء، وهو هدف محوري في مسار تحول الطاقة في المملكة العربية السعودية.
وقد شارك في هذه الدراسة أيضًا أساتذة كاوست عمر محمد وعثمان بكر وشيشيانغ زانغ وماني ساراثي.
وأشار الشريف إلى أن الجمع بين علماء مركز التميّز للطاقة المتجددة وتقنيات التخزين الذين يمتلكون خلفيات متكاملة، مثل تصميم البطاريات والنمذجة الكهروكيميائية، والأدوات التجريبية، مثل التحليل الطيفي المتقدم والمجهرية، كان أمراً بالغ الأهمية للاكتشاف.
وقال "تأسست مركز التميّز للطاقة المتجددة وتقنيات التخزين في كاوست ليكون رائدًا في مجال ابتكار الطاقة المتجددة في المملكة. وتؤكد النتائج التي حققناها والتحسينات الكبيرة في أداء واستقرار البطاريات المائية على ما يمكننا إنجازه في كاوست من خلال توحيد الجهود والاستفادة من خبرات أعضاء المركز المتنوعة والمتميزة"
هاشتاغز
جرب ميزات الذكاء الاصطناعي لدينا
اكتشف ما يمكن أن يفعله Daily8 AI من أجلك:
التعليقات
لا يوجد تعليقات بعد...
أخبار ذات صلة
سعورس
منذ 4 ساعات
- سعورس
جوجل تتعهد بمليار دولار للتدريب على الذكاء الاصطناعي في التعليم
تشمل المبادرة أكثر من 100 جامعة حتى الآن، منها بعض من أكبر أنظمة الجامعات العامة في البلاد مثل جامعتي تكساس إيه آند إم ونورث كارولينا. وقد تحصل الجامعات المشاركة على تمويل نقدي وموارد، مثل مزايا الحوسبة السحابية لتدريب الطلاب على الذكاء الاصطناعي، بالإضافة إلى الأبحاث المتعلقة به. ويشمل الاستثمار البالغ مليار دولار تكلفة أدوات الذكاء الاصطناعي المدفوعة، مثل نسخة متقدمة من روبوت الدردشة جيميني، الذي ستقدمه جوجل لطلاب الجامعات مجانا. وقال جيمس مانيكا، نائب الرئيس الأول في جوجل، في مقابلة إن الشركة تأمل في توسيع نطاق البرنامج ليشمل جميع الكليات غير الربحية المعتمدة في الولايات المتحدة ، وتبحث خططا مماثلة في بلدان أخرى. ورفض مانيكا تحديد المبلغ الذي ستخصصه جوجل كتمويل مباشر للمؤسسات الخارجية مقارنة بتغطية فواتير خدماتها السحابية والاشتراكات الخاصة بها. يأتي هذا الإعلان في وقت بذلت فيه شركات منافسة مثل أوبن إيه.آي وأنثروبيك وأمازون جهودا مماثلة لتوظيف الذكاء الاصطناعي في التعليم، مع انتشار هذه التقنية في المجتمع. وفي يوليو تموز، تعهدت مايكروسوفت بتقديم أربعة مليارات دولار لدعم الذكاء الاصطناعي في التعليم عالميا. وأظهرت مجموعة كبيرة من الأبحاث مخاوف حيال دور الذكاء الاصطناعي في التعليم، بدءا من تيسير الغش وصولا إلى تقويض التفكير النقدي، مما دفع بعض المدارس إلى النظر في حظره. وقال مانيكا إن جوجل لم تواجه أي مقاومة من الإدارة منذ أن بدأت التخطيط لمبادرتها التعليمية في وقت سابق من العام الجاري، لكن لا تزال هناك "أسئلة أخرى كثيرة" حول المخاوف المتعلقة بالذكاء الاصطناعي.
الشرق الأوسط
منذ يوم واحد
- الشرق الأوسط
فانوس شمسي متعدد الاستخدامات... لمغامراتك
يستمد فانوس «دوراسيل» الشمسي بقوة إضاءة 3000 لومن Duracell's 3000 Lumens Solar Lantern، طاقته من الشحن الشمسي، أو من شحن البطارية الداخلية القابلة لإعادة الشحن عبر منفذ USB-C، أو من أربع بطاريات قلوية «دي» alkaline D batteries (غير ملحقة به). يُعد هذا المصباح المحمول متعدد الاستخدامات، وأبعاده هي: (5.35 × 5.0 × 10.1 بوصة - البوصة= 2.5 سم). وهو مثالي للتخييم أو مغامرات الحدائق. وبمجرد تشغيله، تتوفر إعدادات شعاع الطاقة، مع خيارات من الوضع العالي (للاستهلاك)، والمتوسط، والوضع الاقتصادي، والتعتيم، إضافة إلى مؤشر أحمر. تعمل بطارية ليثيوم أيون الداخلية بسعة 4400 مللي أمبير-ساعة على تشغيل الفانوس، ويمكنها تزويد الأجهزة الخارجية بالطاقة. يوجد منفذ طاقة USB-A لشحن الأجهزة، ولوحة شحن لاسلكية QI في الجانب العلوي. يقع كل من منفذي الطاقة USB-C وUSB-A خلف لسان مطاطي، يجب إغلاقه لضمان مقاومة الماء وفقاً لمعيار IPX4. استخدام الجهاز سهل؛ فزرّ التشغيل الأمامي يتيح لك التبديل بين إعدادات الوضع. وتوجد منافذ USB في الأسفل، وعند الضغط على زر، تُطوى اللوحة الشمسية لتظهر لوحة الشحن QI. ويزود الفانوس، الذي يزن 2.14 رطل (الرطل 453 غراماً تقريباً)، بمقبض حمل مدمج. السعر 39.99 دولار أميركي. solar-lantern * خدمات «تريبيون ميديا».
الوئام
منذ يوم واحد
- الوئام
تدهور غير مسبوق في شعاب الحاجز المرجاني العظيم بأستراليا
أظهر بحث صدر، اليوم الأربعاء، أن الحاجز المرجاني العظيم في أستراليا عانى من أكبر تراجع في الغطاء المرجاني في اثنتين من مناطقه الثلاث خلال العام الماضي، وذلك بعد ابيضاض واسع النطاق للشعاب كان من بين الأسوأ على الإطلاق. وقال المعهد الأسترالي لعلوم البحار إن الحاجز المرجاني العظيم شهد أكبر تراجع سنوي في الغطاء المرجاني في منطقتيه الشمالية والجنوبية منذ بدء مراقبته قبل 39 عامًا، إذ انخفض الغطاء المرجاني بما يتراوح بين الربع والثلث بعد نمو قوي على مدى عدة سنوات. وقال مايك إيمزلي رئيس برنامج الرصد طويل الأجل في المعهد 'نشهد الآن تقلبًا متزايدًا في مستويات الغطاء المرجاني الصلب'. وأضاف 'هذه ظاهرة تكشفت على مدى 15 عامًا الماضية وتشير إلى ضغوط على النظام البيئي'. يمتد الحاجز المرجاني العظيم، وهو أكبر نظام بيئي حي في العالم، على مسافة 2400 كيلومترًا قبالة ساحل ولاية كوينزلاند بشمال أستراليا. ومنذ عام 2016، شهد الحاجز المرجاني العظيم خمسة فصول صيف عانى فيها من الابيضاض واسع النطاق للشعاب المرجانية، وهي ظاهرة تتحول فيها أجزاء كبيرة من الشعاب إلى اللون الأبيض بسبب الإجهاد الحراري مما يعرضها لخطر الموت. وقال التقرير إن ما حدث في عام 2024 كان له أكبر أثر مسجل على الشعاب المرجانية على الإطلاق، إذ حدث ابيضاض يتراوح بين مرتفع إلى شديد بالمناطق الثلاث. الحاجز المرجاني العظيم ليس مدرجًا على قائمة منظمة الأمم المتحدة للتربية والعلم والثقافة (يونسكو) لمواقع التراث العالمي المعرضة للخطر، لكن الأمم المتحدة توصي بإضافته. وتضغط أستراليا منذ سنوات لإبقاء الحاجز المرجاني، الذي يسهم بمبلغ 6.4 مليار دولار أسترالي (4.2 مليار دولار أمريكي) في الاقتصاد سنويًا، خارج القائمة لأن إدراجه عليها قد يلحق الضرر بالسياحة.
