بطارية تعمل بالماء.. اختراع ثوري سيغير مستقبل الأجيال! (تفاصيل مرعبة)
حقق باحثون من جامعة ماريلاند (UMD) تقدمًا مهمًا في مجال بطاريات الماء، وذلك عبر تطوير إلكتروليت مبتكر قادر على تجاوز التحديات التقنية التي لطالما أعاقت استخدام هذا النوع من البطاريات في تطبيقات متقدمة.
ويُعد هذا الابتكار خطوة واعدة نحو سد الفجوة بين البطاريات المائية التقليدية – كالبطاريات الرصاصية الحمضية وبطاريات هيدريد النيكل المعدني – وبين بطاريات الليثيوم أيون المتطورة التي تعتمد على إلكتروليتات غير مائية.
جهد غير مسبوق ودوام طويل
ويُمثل هذا الإنجاز تجاوزًا لما يُعرف بـ "حد الاختزال طويل الأمد" للإلكتروليتات المائية، والذي كان محدودًا عند 1.3 فولت. وقد فتح ذلك الباب أمام تطوير بطاريات مائية ذات كثافة طاقة مرتفعة.
ووفقًا لما أكده الباحث شيويه تشانغ، المؤلف الرئيسي للدراسة، فإن البطارية الجديدة احتفظت بأدائها المستقر لأكثر من 2000 دورة تشغيل، مما يشير إلى متانة استثنائية في الأداء طويل الأمد.
وأضاف: "تمكّنا من تطوير إلكتروليتات ثنائية الطبقة مائية/عضوية خالية من الأغشية، مع تقليل مقاومة الواجهة بين الطورين بفضل استخدام أيونات فائقة المحبة للصخر".
مزايا بيئية وتحديات تقنية
تتميز البطاريات المائية بكونها آمنة وصديقة للبيئة، ما يمنحها أفضلية واضحة مقارنةً بالبطاريات التقليدية. ومع ذلك، فإن ضيق نطاق الاستقرار الكهروكيميائي كان يمثل عائقًا أمام تطوير بطاريات مائية بجهود تشغيل أعلى وكثافة طاقة تنافسية.
لكن الفريق البحثي استطاع التغلب على هذا القيد بفضل تقنيته الجديدة، وهو ما قد يُحدث نقلة نوعية في استخدام البطاريات المائية في مجالات متعددة، من الطيران الكهربائي إلى تخزين الطاقة منخفض الكربون على نطاق واسع، بل وحتى في استخراج الليثيوم من مياه البحر.
حلول مبتكرة لتحديات الواجهة
نُشر البحث في مجلة Nature Nanotechnology، وقد أوضح الباحثون خلاله أن أحد التحديات الكبرى في الإلكتروليتات المائية/غير المائية هو اختلاط الطورين ومقاومة الواجهة العالية عند انتقال أيونات الليثيوم.
وللتغلب على هذه المشكلة، اقترح الفريق استخدام مركبات مثل 12-تاج-4 والتتراجلايم (G4) لتكوين مجموعات نانوية من أيونات الليثيوم في كل من الطورين، مما يخفف من تحديات عبور الواجهة.
كما أشاروا إلى أن محاولات سابقة باستخدام إلكتروليتات "الماء في الملح" حققت استقرارًا بحدود 3.0 فولت فقط، ولم تكن مناسبة للعمل مع أنودات الليثيوم المعدني أو الجرافيت، وهما عنصران أساسيان في البطاريات عالية الأداء.
نحو بطاريات آمنة وعالية الكثافة
بفضل هذا الابتكار، تغلب الفريق على أحد أهم العوائق التي تعترض طريق البطاريات المائية، ما يمهّد الطريق لتقنيات تخزين طاقة جديدة تتسم بالكثافة العالية والأمان، وتُعد مرشحة قوية لتغذية الجيل القادم من تطبيقات الطاقة النظيفة.
جرب ميزات الذكاء الاصطناعي لدينا
اكتشف ما يمكن أن يفعله Daily8 AI من أجلك:
التعليقات
لا يوجد تعليقات بعد...
أخبار ذات صلة
يمنات الأخباري
٠٩-٠٥-٢٠٢٥
- يمنات الأخباري
العلماء يعثرون على مصدر آخر للذهب في الكون
لطالما حاول علماء الفلك على مدى عقود فهم أصل العناصر الثقيلة في الكون، مثل الذهب، واليوم، يشير بحث جديد استند إلى احتمال وجود مصدر غير متوقع للذهب وهو النجوم المغناطيسية النيوترونية. ويُعتقد أن العناصر الأخف مثل الهيدروجين والهيليوم، بالإضافة إلى كمية قليلة من الليثيوم، ظهرت في المراحل الأولى بعد الانفجار العظيم قبل نحو 13.8 مليار عام. لاحقا، أطلقت النجوم المنفجرة عناصر أثقل مثل الحديد، والتي أصبحت جزءًا من النجوم والكواكب الوليدة، وفقا لما ذكرته شبكة 'سي إن إن'. ومع ذلك، ظل توزيع العناصر الأثقل من الحديد، مثل الذهب، لغزًا محيرًا للفيزيائيين الفلكيين. وقال أنيرود باتيل، الباحث الرئيسي في الدراسة المنشورة في مجلة رسائل الفيزياء الفلكية: 'هذا سؤال جوهري يتعلق بأصل المادة المعقدة في الكون'. في السابق، ارتبط إنتاج الذهب الكوني فقط باصطدامات النجوم النيوترونية، فقد لاحظ الفلكيون في عام 2017 اصطدامًا بين نجمين نيوترونيين، أدى إلى موجات جاذبية وانفجار أشعة غاما، وإنشاء عناصر ثقيلة مثل الذهب والبلاتين والرصاص، فيما يُعرف بظاهرة 'كيلونوفا'، والتي يُنظر إليها كمصانع ذهب في الفضاء. لكن بحسب إريك بيرنز، المؤلف المشارك للدراسة وأستاذ الفيزياء الفلكية بجامعة ولاية لويزيانا، فإن هذه الاندماجات حدثت في الغالب قبل مليارات السنوات فقط. غير أن بيانات قديمة من تلسكوبات ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية، تعود إلى 20 عامًا، تشير إلى أن ' النجوم المغناطيسية ' قد تكون مسؤولة عن إنتاج الذهب في مراحل مبكرة جدًا من عمر الكون. والنجوم المغناطيسية هي نوع من النجوم النيوترونية فائقة الكثافة ذات مجالات مغناطيسية قوية للغاية، يُعتقد أنها تشكلت بعد نحو 200 مليون عام فقط من نشأة الكون. وتطلق هذه النجوم أحيانًا ومضات شديدة من الإشعاع تعرف بـ'الزلازل النجمية'، وهي شبيهة بالزلازل الأرضية ولكن تحدث نتيجة تغيرات في طبقات النجم. وأظهرت الدراسة أدلة تشير إلى أن هذه الزلازل قد تؤدي إلى انبعاثات مادية هائلة من سطح النجم، مما يخلق بيئة ملائمة لتكوين العناصر الثقيلة. وللتأكد من فرضيتهم، فحص الفريق بيانات لأشعة غاما من انفجار مغناطاري وقع في ديسمبر 2004، التُقط بواسطة مرصد تابع لوكالة الفضاء الأوروبية، وتبين أن الإشارة التي رُصدت حينها تتطابق بشكل مذهل مع التوقعات النظرية لنماذج الباحثين.
اليمن الآن
٠٩-٠٥-٢٠٢٥
- اليمن الآن
علماء يعثرون على دليل آخر للذهب في الكون..ما مصدره؟
- يحاول علماء الفلك منذ عقود تحديد الأصول الكونية للعناصر الثقيلة جدًا مثل الذهب، حيث لفت بحث جديد، استنادًا إلى إشارة كُشف عنها في بيانات أرشيفية لبعثات فضائية، إلى دليل محتمل يتمثل بالنجوم المغناطيسية، أو النجوم النيوترونية شديدة المغناطيسية. آ يعتقد العلماء أنّ العناصر الأخف مثل الهيدروجين والهيليوم، وحتى كمية صغيرة من الليثيوم، كانت موجودة في وقت مبكر بعد الانفجار العظيم الذي انبثق عنه الكون قبل 13.8 مليار سنة. آ بدأت النجوم المنفجرة (السوبرنوفا) بإطلاق عناصر أثقل مثل الحديد، التي أصبحت جزءًا من النجوم والكواكب الوليدة. لكنّ توزّع الذهب في الكون، وهو عنصر أثقل من الحديد، لا يزال لغزًا يحيّر علماء الفيزياء الفلكية. آ قد يهمك أيضاً آ سطح الشمس بصورة أولى غير مسبوقة من أكبر تلسكوب شمسي بالعالم آ في السابق، كانت عملية إنتاج الذهب في الكون ترتبط فقط باصطدامات النجوم النيوترونية، لكن رصد علماء الفلك اصطدامًا كارثيًا بين نجمين نيوترونيين في عام 2017، ما تسبّب بإطلاق تموّجات في نسيج الزمكان، تُعرف باسم الموجات الثقالية، بالإضافة إلى ضوء ناتج عن انفجار أشعة غاما. آ أدّى هذا الحدث، المعروف باسم كيلونوفا (Kilonova)، إلى إنتاج عناصر ثقيلة مثل الذهب، والبلاتين، والرصاص. وقد شُبّهت الكيلونوفات بـ"مصانع الذهب" في الفضاء، نظرًا لقدرتها الهائلة على تكوين المعادن الثمينة. آ قد يهمك أيضاً آ كيف بدا أبعد نجم اكتُشف على الإطلاق بحسب صور تلسكوب "جيمس ويب"؟ يعتقد إريك بيرنز، وهو المؤلف المشارك في الدراسة، والأستاذ المساعد وعالم الفيزياء الفلكية في جامعة ولاية لويزيانا بباتون روج، أنَّ غالبية اندماجات النجوم النيوترونية حدثت فقط خلال مليارات السنوات الماضية. آ وقال بيرنز إن بيانات عمرها 20 عامًا جمّعتها تلسكوبات تابعة لوكالة "ناسا" و"وكالة الفضاء الأوروبية" (ESA)، لم يكن ممكنًا تفسيرها سابقًا، أشارت إلى أنّ التوهجات من النجوم المغناطيسية التي تشكلت في وقت مبكر جدًا من عمر الكون، ربما كانت طريقة أخرى لتكوين الذهب.
اليمن الآن
٠٤-٠٥-٢٠٢٥
- اليمن الآن
العلماء يعثرون على مصدر آخر للذهب في الكون
لطالما حاول علماء الفلك على مدى عقود فهم أصل العناصر الثقيلة في الكون، مثل الذهب، واليوم، يشير بحث جديد استند إلى احتمال وجود مصدر غير متوقع للذهب وهو النجوم المغناطيسية النيوترونية. ويُعتقد أن العناصر الأخف مثل الهيدروجين والهيليوم، بالإضافة إلى كمية قليلة من الليثيوم، ظهرت في المراحل الأولى بعد الانفجار العظيم قبل نحو 13.8 مليار عام. لاحقا، أطلقت النجوم المنفجرة عناصر أثقل مثل الحديد، والتي أصبحت جزءًا من النجوم والكواكب الوليدة، وفقا لما ذكرته شبكة "سي إن إن". ومع ذلك، ظل توزيع العناصر الأثقل من الحديد، مثل الذهب، لغزًا محيرًا للفيزيائيين الفلكيين. وقال أنيرود باتيل، الباحث الرئيسي في الدراسة المنشورة في مجلة رسائل الفيزياء الفلكية: "هذا سؤال جوهري يتعلق بأصل المادة المعقدة في الكون". في السابق، ارتبط إنتاج الذهب الكوني فقط باصطدامات النجوم النيوترونية، فقد لاحظ الفلكيون في عام 2017 اصطدامًا بين نجمين نيوترونيين، أدى إلى موجات جاذبية وانفجار أشعة غاما، وإنشاء عناصر ثقيلة مثل الذهب والبلاتين والرصاص، فيما يُعرف بظاهرة "كيلونوفا"، والتي يُنظر إليها كمصانع ذهب في الفضاء. لكن بحسب إريك بيرنز، المؤلف المشارك للدراسة وأستاذ الفيزياء الفلكية بجامعة ولاية لويزيانا، فإن هذه الاندماجات حدثت في الغالب قبل مليارات السنوات فقط. غير أن بيانات قديمة من تلسكوبات ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية، تعود إلى 20 عامًا، تشير إلى أن " النجوم المغناطيسية " قد تكون مسؤولة عن إنتاج الذهب في مراحل مبكرة جدًا من عمر الكون. والنجوم المغناطيسية هي نوع من النجوم النيوترونية فائقة الكثافة ذات مجالات مغناطيسية قوية للغاية، يُعتقد أنها تشكلت بعد نحو 200 مليون عام فقط من نشأة الكون. وتطلق هذه النجوم أحيانًا ومضات شديدة من الإشعاع تعرف بـ"الزلازل النجمية"، وهي شبيهة بالزلازل الأرضية ولكن تحدث نتيجة تغيرات في طبقات النجم. وأظهرت الدراسة أدلة تشير إلى أن هذه الزلازل قد تؤدي إلى انبعاثات مادية هائلة من سطح النجم، مما يخلق بيئة ملائمة لتكوين العناصر الثقيلة. وللتأكد من فرضيتهم، فحص الفريق بيانات لأشعة غاما من انفجار مغناطاري وقع في ديسمبر 2004، التُقط بواسطة مرصد تابع لوكالة الفضاء الأوروبية، وتبين أن الإشارة التي رُصدت حينها تتطابق بشكل مذهل مع التوقعات النظرية لنماذج الباحثين. لكن رغم الحماس، حذّرت العالمة إلينورا ترويا من جامعة روما، والتي لم تشارك في الدراسة، من المبالغة في التفسير. وقالت إن الأدلة الجديدة "لا تُقارن بما تم رصده في اصطدام النجوم النيوترونية عام 2017"، مشيرة إلى أن المغناطارات "أجسام فوضوية"، وقد تنتج عناصر أخف من الذهب بسبب ظروفها المعقدة. وترى ترويا أن ما تم تقديمه هو "مسار بديل محتمل لإنتاج الذهب، وليس اكتشافًا لمصدر جديد مؤكد".
