📷حقوق الصورة: Penny Jennings, UCLA
نقاط للقراءة السريعة
باحثون يطورون وسطا تخزينيا جديدا يتمتع بتحسينات كبرى تفوق النماذج المتاحة حالياأداء البطاريات البطيء يعرقل التقدم التكنولوجي، والتحسينات تزيل هذا العائقبساطة التقنية المستخدمة تيسر على باحثي الدول النامية تطبيقه
كتب: رحاب عبد المحسن
[القاهرة] طور باحثون وسطا جديدا لتخزين الطاقة، يجمع مميزات البطاريات والمكثفات الفائقة، فيشحن بالكهرباء في ثوان معدودة كما المكثفات، ويتمتع بقدرة تخزينية عالية كالبطاريات، إلى جانب حجمه الضئيل، إذ تبلغ سماكته خُمس سمك الورقة العادية.
يفتح الوسط الجديد آفاقا عريضة أمام تطوير هواتف وحواسيب محمولة ولوحية تعمل لمدد زمنية ممتدة قبل إعادة شحنها، إضافة إلى إمكانية استخدامه في السيارات الكهربية، بل وفي الأجهزة الطبية التي تزرع بأجسام المرضى، أو دمجه مع خلايا طاقة شمسية، وغيرها من التطبيقات.
وثقت قدرات الوسط الجديد دراسة أعدها فريق معهد النظم النانوية بجامعة كاليفورنيا لوس أنجلوس، يقوده الكيميائي المصري ماهر القاضي، الباحث فيما بعد الدكتوراه، بالتعاون مع ريتشارد كانر، أستاذ الكيمياء والكيمياء الحيوية وعلوم المواد بالجامعة، نُشرت مطلع الشهر الجاري بمجلة وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم بالولايات المتحدة الأمريكية، التي وصفت الوسط الجديد بالمكثف الفائق الهجين عالي الأداء.
والمكثفات الفائقة وسيلة لتخزين الطاقة مثل البطاريات، كما يشرح ماهر القاضي لـشبكة SciDev.Net، لكن ”يمكن شحنها وتفريغها مئة ألف مرة أسرع من نظيرتها العادية“، فهي تمتاز بدورات عكسية تقوم على الشحن ثم التفريغ أكثر من مليون مرة خلال دورة حياتها.
”البحث يتميز ببساطة التقنية التي يقدمها، وهو ما يسهل علينا –نحن الباحثين في الدول النامية- أمر تطبيقه أو إعادة استخدام التقنية ذاتها“. أحمد عبد المنعم، رئيس قسم هندسة علوم المواد بالجامعة المصرية اليابانية
دمج القاضي وزملاؤه جزيئات نانوية من مادة الجرافين المخطط بالليزر، وهي مادة قدرتها على شحن الطاقة وتفريغها سريعة جدا، مع ثاني أكسيد المنجنيز، وهي المادة المستخدمة حاليًّا في البطاريات القلوية، والتي تتميز بتوافرها ورخص سعرها، وقدرتها على تخزين كمية كبيرة من الطاقة.
هذا الوسط الجديد يتمتع بعمر افتراضي يدوم لأكثر من عشرة آلاف دورة شحن وتفريغ.
ويميز طريقة تصنيع المكثف الفائق الهجين -وفق القاضي- أنها لا تتطلب درجة حرارة فائقة أو غرف تصنيع جافة مثل تلك التي تتطلبها المكثفات الموجودة حاليا، ما يكسبها سهولة ورخصا عند التصنيع.
طول العمر الافتراضي أحد أهم ما يميز المكثفات الفائقة التي طورها القاضي وفريقه، كما يوضح أحمد عبد المنعم، أستاذ ورئيس قسم هندسة علوم المواد بالجامعة المصرية اليابانية، ويقول لشبكة SciDev.Net: ”البحث يتميز ببساطة التقنية التي يقدمها، وهو ما يسهل علينا –نحن الباحثين في الدول النامية- أمر تطبيقه أو إعادة استخدام التقنية ذاتها“.
ويضيف عبد المنعم أن رخص مادة الجرافين -أحد المكونين الرئيسيين للمكثف الفائق- يجعل منها مناسبة تماما للسوق العربي، موضحا أن ”الجرافين مادة تُصنع في المعمل ورخيصة، وبالفعل قمنا في مصر بتصنيعها، ونعمل على أبحاث في نفس المجال“.
يعمل فريق القاضي على دمج هذا النظام الهجين مع نظم الطاقة الشمسية، حيث وجد من خلال التجارب أن للمكثف الفائق عالي الأداء قدرة على تخزين الطاقة المولدة من الشمس بشكل أسرع خلال فترة النهار وتفريغها خلال الليل. يقول القاضي: ”نحاول الآن العمل على إتاحة الفرصة لتجربة هذا النظام لإنارة الطرق بالطاقة الشمسية“.
ويرى القاضي أن هذه التكنولوجيا واعدة، ويمكن للدول النامية الاستفادة منها، مؤكدًا: ”رغم أن ما تم الوصول إليه في مجال المكثفات أمر هائل، إلا أنه ما زال هناك مجال للتحسين والتطوير، فانخفاض القدرة التخزينية للمكثفات الفائقة مقارنة بالبطاريات تشكل تحديا أمام الباحثين“.
هذا الموضوع أنتج عبر المكتب الإقليمي لموقع SciDev.Net بإقليم الشرق الأوسط وشمال أفريقيا
Comments