تقنية الناتو تعزز الأمل في الاعتماد على البطاريات

في مسعى عالمي لإنتاج بطاريات أطول عمرا وأكثر كفاءة، يراهن البعض على تقنية النانو - استخدام أجزاء صغيرة جدا - التي يتوقع أن تتمكن على الأرجح من تحقيق إنجاز كبير.

تحسين أداء البطاريات هو المفتاح لتطوير ونجاح العديد من التقنيات الشهيرة بدءا من الطاقة الشمسية وطاقة الرياح إلى السيارات الكهربائية. فهي بحاجة لحمل المزيد من الطاقة، والاستمرار لفترة أطول، وأن تكون أرخص ثمنا وأكثر أمانا.

البحث في كيفية تحقيق ذلك انتهج عدة سبل، بدءا من استخدام مواد مختلفة غير بطاريات الليثيوم-أيون الحالية إلى تغيير البنية الداخلية للبطاريات واستخدام جسيمات النانو - أجزاء صغيرة غير مرئية للعين المجردة.

تكنولوجيا النانو يمكن أن تزيد من حجم وسطح الأقطاب الكهربائية للبطاريات، التي تمتص الطاقة. وهي تفعل ذلك من خلال جعل الأقطاب مثل الإسفنج، حتى تتمكن من استيعاب المزيد من الطاقة أثناء الشحن وزيادة قدرة تخزين الطاقة في نهاية المطاف.

وقد طورت شركة إتش إي 3 دي إيه، التي تتخذ من براغ مقرا لها، هذه التكنولوجيا باستخدام تقنية النانو للانتقال من الأقطاب المسطحة الحالية إلى جعل الأقطاب ثلاثية الأبعاد. وفي ظل نجاح النماذج قيد الاختبار، يتوقع أن تطرح البطارية الجديدة في الأسواق نهاية العام الحالي.

يقول يان بروتشاسكا، رئيس الشركة: "ستكون هذه البطاريات هي الاتجاه السائد"، مشيرا إلى أنها ستكون هدفا للصناعات ذات الكثافة العالية مثل السيارات وقطاع الطاقة، عوضا عن الهواتف النقالة، لأن ستتمكن من أحداث فارق كبير في هذا المجال عبر استخدامها أقطابا أكبر.

إلى جانب نظام التبريد الداخلي ينبغي أن تكون البطاريات، والتي يجري اختبارها الآن، مؤمنة ضد ارتفاع درجة الحرارة أو الانفجار، الأمر الذي يشكل مصدر قلق كبير في التقنيات الحالية.

ويعكف باحثون في جامعة ميتشيغان ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا أيضا على استخدام تقنية النانو لتطوير تقنيات الليثيوم-أيون الحالية.

سعى آخرون إلى استخدام مواد مختلفة. ومن بين أكثر هذه التقنيات المبشرة بطاريات ليثيوم-الأكسجين، والتي تستطيع من الناحية النظرية تخزين خمسة إلى 10 أضعاف الطاقة في بطارية ليثيوم أيون، غير أنها تحوي عددا من المشكلات التقنية التي تجعلها غير فعالة. وجري أيضا استخدام بطاريات تعتمد على صوديوم-أيون ، والألومنيوم-الهواء والألمنيوم-الجرافيت. حتى أن هناك أبحاثا تجرى على بطاريات تستمد طاقتها من البول.

شركة تسلا موتورز أنشأت مصنع غيغا بتكلفة خمسة مليارات دولار لإنتاج بطاريات ليثيوم - أيون المستخدمة في السيارات الكهربائية، ويتوقع أن تستخدم في تخزين الكهرباء للمنازل. لكن المصنع لا يستخدم أي تقنيات جديدة، بل مجرد إنتاج بطاريات ضخمة للغاية وتسويقها لأغراض جديدة.

البطاريات الأكثر كفاءة ستشكل عامل حسم إذا زاد نطاق قيادة هذه السيارات، والتي تبدو محدودة للغاية حاليا مقارنة بسيارات الوقود الأحفوري. وفي مجال الطاقة المتجددة، ستكون هناك حاجة إلى بطاريات قوية لتخزين الطاقة التي تولدها الألواح الشمسية أو طاقة الرياح، والتي تتبدد عند إرسالها لمسافات طويلة.

وصف جورج كرابتري، زميل متميز في مختبر أرغون الوطني في الولايات المتحدة ومدير المركز المشترك لبحوث تخزين الطاقة، نموذج تقنية النانو بأنها "بطارية مثيرة للاهتمام إلى حد بعيد."

قال كرابتري: "ليس هناك شك في أن زيادة حجم الأقطاب بجعلها ثلاثية الأبعاد بدلا من كونها ثنائية الأبعاد سيكون خطوة كبيرة إلى الأمام، وهذا هو الهدف الصحيح للنهوض ببطاريات الليثيوم-أيون. أن يتم تخزين الطاقة في القطب، لذلك إذا تمكنت من جعل الأقطاب أكبر، لنقل 10 مرات على سبيل المثال، حينئذ يمكنك مضاعفة كمية الطاقة المخزونة على قطب واحدة إلى عشرة أضعاف."

شركة بروتشاسكا للبطاريات واحدة من عدد من شركات تقنية النانو التشيكية التي استحوذت على اهتمام دولي. وسيتم تمويل قطاع الإنتاج في الشركة من قبل مستثمرين صينيين باستثمار أولي يقارب 62 مليون دولار، مع توقعات بمضاعفة الرقم.