زيادةً عن عشرة أضعاف عمرها: "كاوست" تبتكر حلاً لإطالة عمر البطاريات المائية
كشف علماء من جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (كاوست) عن سبب جزيئي رئيسي يقلل من إنتاجية البطاريات المائية القابلة لإعادة الشحن على أن تكون خيارًا أكثر أمانًا وأقل تكلفة لتوفير الطاقة المستدامة.
هذا وأوضحت نتائج الدراسة، المنشورة في المجلة العلمية Science Advances، تأثير المياه داخل البطارية سلبًا على عمرها وفعاليتها، وكيف أن إضافة أملاح منخفضة التكلفة – مثل كبريتات الزنك – يمكن أن تقلل من هذه المشكلة وتضاعف عمر البطارية بأكثر من عشرة أضعاف.
حيث يعتبر 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 وتوفير الطاقة. غير أن بعض التفاعلات الجانبية غير المرغوبة تؤدي إلى تدهوره، ما يقلل من عمر البطارية.
كما أظهرت 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.
هذا وأبان 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 أساسي تم تجاهله في السابق".
جدير بالذكر أن المياه الحرة تسمح 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 يحد من عدد التفاعلات الجانبية الضارة.
وبالرغم أن الجزء الأكبر من التجارب أُجري على بطاريات تستخدم كبريتات الزنك، فإن النتائج الأولية تشير إلى أن نفس التأثير يحدث مع مصاعد معدنية أخرى، ما يفتح المجال أمام استخدام أملاح الكبريتات عالميًا كحل لزيادة عمر جميع البطاريات المائية القابلة لإعادة الشحن.
ومن جانب آخر ، قال الدكتور يونبي زو، الباحث في كاوست الذي أجرى معظم التجارب: "أملاح الكبريتات منخفضة التكلفة ومتوفرة على نطاق واسع ومستقرة كيميائيًا، مما يجعل حلّنا ملائمًا للتطبيق علميًا واقتصاديًا".
فيما تحظى البطاريات المائية باهتمام عالمي متزايد كحل مستدام لتخزين الطاقة على نطاق واسع، ومن المتوقع أن يتجاوز حجم سوقها 10 مليارات دولار بحلول عام 2030. بخلاف 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 طريق تحول الطاقة في المملكة العربية السعودية.
و شارك في هذه الدراسة أيضًا أساتذة (كاوست) عمر محمد ، وعثمان بكر ، وشيشيانغ زانغ ، وماني ساراثي.
وبدوره أكد الشريف 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.
كما أضاف : "تأسست مركز التميّز للطاقة المتجددة وتقنيات التخزين في كاوست ليكون رائدًا في مجال ابتكار الطاقة المتجددة في المملكة. وتؤكد النتائج التي حققناها والإضافات الكبيرة في جودة 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
الرياض
منذ 15 ساعات
- الرياض
وزير «البيئة» يشهد توقيع اتفاقية لدعم أبحاث الشعاب المرجانية
شهد معالي وزير البيئة والمياه والزراعة المهندس عبدالرحمن بن عبدالمحسن الفضلي بمقر الوزارة بالرياض توقيع اتفاقية تمويل بحث علمي نوعي بين صندوق البيئة والمنصة العالمية لتسريع أبحاث وتطوير الشعاب المرجانية (CORDAP)، وذلك ضمن الجهود الرامية إلى تعزيز الدور الريادي للمملكة في قيادة المبادرات البيئية على المستوى الدولي، وتأكيد حضورها الفاعل ضمن مجموعة العشرين. وتهدف الاتفاقية لدعم مشروع بحثي متخصص في حماية واستعادة الشعاب المرجانية، يقوم على أسس علمية مبتكرة تسهم في تطوير حلول بيئية مستدامة، ومواجهة تحديات تغير المناخ، بما يعكس التزام المملكة بمبادئ الاستدامة وتعزيز الشراكات البيئية العالمية. وتعكس هذه الخطوة اهتمام الوزارة بتوسيع نطاق التعاون مع الجهات الدولية الرائدة في مجال البيئة، كما تأتي ترجمة لرؤية المملكة 2030 نحو بناء منظومة بيئية متكاملة تستند إلى العلم والتقنية، وتدعم الابتكار في معالجة التحديات البيئية على مستوى العالم. وتُعد (CORDAP) إحدى المبادرات العالمية البارزة التي أطلقتها المملكة خلال رئاستها لمجموعة العشرين عام 2020، وتهدف إلى تسريع البحث والتطوير لحماية الشعاب المرجانية، وتتخذ من جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية (كاوست) مقرًا لها وتعمل على دعم وتمويل المشروعات العلمية وتنسيق الشراكات الدولية لتحقيق الاستدامة البيئية وفق مستهدفات رؤية المملكة 2030.
الاقتصادية
منذ يوم واحد
- الاقتصادية
السعودية تعزز الاستدامة البيئية باتفاقية لدعم أبحاث تطوير الشعاب المرجانية
وقعت في الرياض اليوم اتفاقية تمويل بحث علمي نوعي بين صندوق البيئة والمنصة العالمية لتسريع أبحاث وتطوير الشعاب المرجانية (CORDAP)، وذلك ضمن الجهود الرامية إلى تعزيز دور السعودية في قيادة المبادرات البيئية على المستوى الدولي، وتأكيد حضورها الفاعل ضمن مجموعة العشرين. تهدف الاتفاقية التي شهد إبرامها وزير البيئة والمياه والزراعة المهندس عبدالرحمن الفضلي اليوم في مقر الوزارة في الرياض إلى دعم مشروع بحثي متخصص في حماية واستعادة الشعاب المرجانية، يقوم على أسس علمية مبتكرة تسهم في تطوير حلول بيئية مستدامة، ومواجهة تحديات تغير المناخ، بما يعكس التزام السعودية بمبادئ الاستدامة وتعزيز الشراكات البيئية العالمية. تعكس هذه الخطوة اهتمام الوزارة بتوسيع نطاق التعاون مع الجهات الدولية في مجال البيئة، كما تأتي ترجمة لرؤية السعودية 2030 نحو بناء منظومة بيئية متكاملة تستند إلى العلم والتقنية، وتدعم الابتكار في معالجة التحديات البيئية على مستوى العالم. وتُعد (CORDAP) إحدى المبادرات العالمية التي أطلقتها السعودية خلال رئاستها مجموعة العشرين عام 2020، وتهدف إلى تسريع البحث والتطوير لحماية الشعاب المرجانية، وتتخذ من جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية (كاوست) مقرًا لها وتعمل على دعم وتمويل المشاريع العلمية وتنسيق الشراكات الدولية لتحقيق الاستدامة البيئية وفق مستهدفات رؤية 2030.
سعورس
منذ يوم واحد
- سعورس
الذكاء الاصطناعي تهديد أم إضافة؟
لا ينافس الحديث عن الذكاء الاصطناعي حديث آخر خلال سنوات الماضية والمستقبل يحمل الكثير، هل يجب أن ننظر للذكاء الاصطناعي أنه إضافة للإنسان سواء اقتصادياً أو كقيمة مضافة في حياته وجودة حياته؟ أم ننظر أنه تهديد لا نعرف إلى أين سيذهب بنا في المستقبل ويصبح عبئاً على الإنسان، وأن اختراعه كما هي القنبلة الذرية التي أصبحت عبئاً على البشرية ولم تستخدم إلا مرتين في التاريخ وعبر عن ندمه "روبرت أوبنهايمر" الذي يعرف ب"أبو القنبلة الذرية" حين قال "سيدي الرئيس، أشعر أن يدي ملطخة بالدماء" بعد أن أُلقيت قنبلتا هيروشيما وناجازاكي، والعالم يخزن ترسانة نووية تكلفتها تطعم البشرية لو استثمر ما أنفق عليها. لا شك أن الذكاء الاصطناعي يعتبر اليوم ومستقبلاً مساراً مهماً ويسرع من الأعمال ويحسن الكفاءة خصوصاً في قطاع الصناعة وكما يقال "الذكاء الاصطناعي لن يتم استبدالك بالذكاء الاصطناعي بل سيستبدلك من يعرف كيف يستخدمه"، والخدمات المالية، والرعاية الصحية (أحد من أعرفهم أجريت له عملية زراعة كبد من خلال الروبوت بمستشفى الملك فيصل التخصصي بالرياض"، الذكاء الاصطناعي حسب تقرير PWC لعام 2023 قدر أن يضيف ما يقارب 15 تريليون دولار للاقتصاد العالمي (الاقتصاد الصيني يقارب 17 تريليون دولار)، الذكاء الاصطناعي يحفز على الابتكار والإبداع والسرعة والتسريع الاكتشافات العلمية، ويقدم حلولاً مستدامةً في الطاقة والزراعة والمناخ وتحسين الخدمات، الذكاء الاصطناعي أشبهه باختراع الهواتف الذكية، الذي قضى على الهاتف الثابت والفاكس والتلكس والكاميرات وغيرها، ولكنه أوجد صناعة وإضافة جديدة ضاعفت من خلاله الإنتاجية والعمل من خلال الهواتف الذكية، التي فتحت مساحة هائلة للتجارة الالكترونية في العالم، وتقديم حلول جبارة في التجارة والخدمات لا حصر لها . الذكاء الاصطناعي "نعمة" وليس نقمة يقول أيلون ماسك "أكبر تهديد للبشرية قد لا يكون الأسلحة النووية بل الذكاء الاصطناعي".. هذا يفترض حسن الاستخدام والعمل والتوجيه له وأين تتجه به وتوظيفه وأين تستخدم، نعم سيقضى على أعمال كثيرة، مثال موظفي خدمات العملاء، سائقي الشاحنات والتوصيل باعتبار سيكون هناك قيادة ذاتية، محللي البيانات التقليديين، وحتى الباحثين والمكتبات وغيرها، سيكون الذكاء الاصطناعي حاضراً، وسيقضي على وظائف يصعب حصرها، وسيولد أيضاً ضعفها متى أحسنا توظيفه، فالذكاء الاصطناعي يظل صناعة بشرية، والقرار يأتي من "الإنسان" وهو من سيوجه ذلك، وسيكون للدول الرائدة في هذا المجال الأسبقية والقوة الاقتصادية لها، وهذا ما نشهده من صراع أميركي صيني والدول الأوروبية، مع تقديرات أن 30 % من الوظائف الحالية ستكون محل نظر وإعادة. يقول سام التمان الرئيس التنفيذي لAI "إذا أردت أن تبقي السيطرة على الذكاء الاصطناعي، عليك أن تبدأ بتنظيمه قبل أن يصبح أذكى منك"، وأقول الإنسان هو من يصنع الشيء ويتوجس منه. هنا لقراءة الخبر من مصدره.
