مواد جديدة للبطاريات من أصداف السلطعون

يلي بيحبو السلطعون ما بيصدقو ايمتا يفتحو الصدفات و يخلصو منهن ويبلشو بالأكل

بس هلأ حتى صدفات السلطعون مارح تهرب من العلماء.. لأنه مؤخراً اكتشف مجموعة من العلماء وجود تراكيب نانويّة (يعني صغيرة كتير) بهالصدفات بتساعد بتصنيع مواد للبطاريات حتى تدوم لوقت أطول..

غالبيّة بطاريات أيون الليثيوم الموجودة في الأسواق تحتوي على قطب سالب من أكسيد كوبالت الليثيوم وقطب موجب من الكربون.

نظرياً، ستتضاعف قدرة البطاريات التخزينية بـ 10 أضعاف إذا ما استبدل كلاً من أكسيد كوبالت الليثيوم بالكبريت والكربون بالسيليكون. ولكن هيكليّة الكبريت و السليكون تسبب مشاكلاً كيميائية تؤدي إلى قصر عمر البطارية.

على سبيل المثال، كلما فرغت البطارية وأُعيد شحنها تتمدّد الأقطاب وتتقلص نتيجةً لتفاعل الكبريت أو السيليكون مع أيونات الليثيوم الموجود في سائل البطارية وتكرار هذه العملية يحدث شقوقاً في الأقطاب.

لإيقاف هذه المشكلة حاول بعض الباحثون إيجاد طريقة لاحتواء الكبريت أو السيليكون داخل تراكيب نانوية مثل ألياف النانو الكربونية، حيث توفر هذه التراكيب مساحة كافية تسمح للمواد في الأقطاب بالتمدد والتقلص بحرية. يقوم العلماء بتنمية هذه الألياف البالغة في الصغر على قوالب مصنوعة غالباً من أكسيد الألمنيوم.

توضح دراسات سابقة أن أصداف القشريات تتألف من 70 نانومتر من كربونات الكالسيوم، وهو الحجم المناسب لاحتواء مواد الأقطاب الكهربائية. تُنتج الصناعات الغذائية سنوياً ما يقارب 500 ألف طن من أصداف السلطعون، لهذا تعتبر بقايا القشريات مصدراً متجدداً وغير مكلف وصديقاً للبيئة.

للتأكد من فعاليّة هذه الفكرة اشترى العلماء عدداً من "سلطعون الحجر" من محل بقالة صينية وجمّعوا أصدافها، قاموا بدايةً بحرقها لإزالة المادة العضوية من عليها ومن ثم طحنوا الأصداف لتتحول إلى مسحوق كربونات الكالسيوم. تمّ مزج المسحوق الناتج في محلول من الدوبامين، قاموا بعدها بتسخين هذا المزيج إلى درجة حرارة 800 مئوية حتى تحول بوليمر الدوبامين وكربونات الكالسيوم إلى طبقة من الكربون.

ختاماً، استخدم العلماء حمض الهيدروكلوريك المخفف في نحت ماتبقى من الصدفة والذي كان عبارة عن تجويف بمساحة 65 نانومتر من ألياف النانوكربون مجمّعة في شكل عناقيد أو أفرع.

قام العلماء بتعبئة هذه التجاويف النانوِيّة بالكبريت، وذلك عن طريق تسخينها مع الكبريت تحت غاز الأرجون أو بواسطة ترسيب الأبخرة الكيميائية.

لتقييم استمرارية هذه المواد قام العلماء بتصنيع أجهزة كهروكيميائية لاختبار أداء كل مادة باعتبارها قطب بذاتها. قام الفريق بإجراء 200 دورة شحن و تفريغ على هذه الأقطاب.

بعد الانتهاء من هذه الدورات بقيت60 % من الطاقة المخزنة في الأقطاب المحتوية على الكبريت، وبقي 95% في تلك المحتوية على السيليكون. أما أقطاب بطارية الهاتف الخليوي فقد احتفظت بما يقارب 80% من قدرتها بعد 500 دورة.

حتى الآن لا يمكن إجراء مقارنة كاملة بين هذه الأقطاب والأقطاب التجارية لأنها لم تصبح بطاريات كاملة بعد. يعتبر إيجاد نماذج رخيصة ومتجددة لتصنيع أقطاب عالية الجودة تقدماً مهماً ولكن مازالت الطاقة الناتجة عن هذه المواد غير كافية للتطبيقات العملية فمثلا لا يمكن استخدامها في السيارات الهجينة.

يعمل الباحثون على إيجاد نماذج بيولوجية بديلة مثل تلك المصنوعة من قشور الأرز وذلك لتحسين قدرة الأقطاب على تخزين الطاقة.

يعني من يوم ورايح بلشو جمعو قشر السلطعون بركي بيشتروهم العلماء منكم ليزبطو البطاريات والمكسب بيصير اتنين

المصدر:

هنا

مصدر الصورة:

هنا