بطاريات الكربون تحل محل الليثيوم

منذ عام 2014 ، أطلقت شركة Power Japan Plus الأمريكية - اليابانية ، التي تعمل في مجال البحث والتطوير للمواد الخاصة بالبطاريات عالية الأداء ، إنتاج نوع جديد من البطاريات. قام علماء من جامعة كيوشو بدور نشط في التطوير. تحتوي هذه البطاريات بشكل أساسي على إلكتروليت عضوي يعمل مع كاثود وأنود مصنوع من مركب كربوني ، والكربون المصنوع من البطاريات مصنوع من القطن أو حبوب البن أو الخيزران.

تسمى البطاريات الجديدة Ryden (بطارية Ryden ثنائية الكربون). على عكس شعبية اليوم بطاريات ليثيوم أيون, بطاريات رايدن ثنائية الكربون هي الأكثر فعالية وصديقة للبيئة تماما. لا يتم استخدام المعادن النادرة والمعادن الثقيلة هنا ، وبالتالي فإن البطاريات ليست باهظة الثمن ويمكن إعادة تدويرها بالكامل. هذه هي حاليا أفضل طريقة لتخزين الطاقة الكهربائية.

إذا نظرت إلى بطاريات الليثيوم أيون ، التي تم إنشاؤها أصلاً في عام 1991 من قبل شركة Sony Energitech ، فإن لها بالطبع مزايا هامة:

• شحن بسرعة وتفريغ ببطء.

• لديهم انخفاض التفريغ الذاتي في المنطقة من 10 ٪.

• قادرة على تشغيل مجموعة واسعة من الأجهزة ، من الهواتف المحمولة إلى المركبات الفضائية المتطورة.

ومع ذلك ، فإن الليثيوم ، على الرغم من وزنه الخفيف وكثافة الطاقة المحددة الجيدة ، له عيوبه أيضًا: البصمة الكربونية ، السمية ، التكلفة العالية ، والمكونات النادرة. دفعت أوجه القصور في الليثيوم الباحثين من اليابان للبحث عن بدائل أقل سمية ، مع مخاطر أقل على البيئة ، مع إمكانية التخلص السهل.

السعة المحددة للبطاريات ثنائية الكربون مماثلة لبطاريات الليثيوم أيون ، ولكن من حيث السلامة ، تعد البطاريات الجديدة أعلى بكثير من بطاريات الليثيوم. بالإضافة إلى ذلك ، تحتفظ البطاريات الجديدة بحياتها العملية لفترة أطول وتعيد شحنها بشكل أسرع ، مما يجعلها بديلاً رائعًا اليوم.

في صيف عام 2014 ، اختبر فريق Taisan بطاريات جديدة على سيارة سباق كهربائية ، وتجاوزت النتائج كل التوقعات. لم ترتفع درجة حرارة بطارية Ryden خفيفة الوزن أثناء السباق ، ولم يكن السائق بحاجة عمومًا إلى التوقف أو التباطؤ عندما تصل البطارية إلى درجة حرارة خطيرة. أي أن البطارية المعتمدة على نظام التبريد الضخم "الكربون المزدوج" غير مطلوبة من حيث المبدأ.

بطبيعة الحال ، لا تكشف الشركة المصنعة عن جميع التفاصيل الدقيقة المتعلقة بجهاز البطارية ، ولكنها تدعي وجود عملية كيميائية فريدة من نوعها تنطلق بين الأنود والكاثود المصنوع من الكربون العادي نفسه. في الوقت نفسه ، فإن البطارية مستقرة كيميائياً تمامًا وليست خطرة ، مثل ليثيوم أيون ، لا للبيئة ولا للبشر.

وفي الوقت نفسه ، أظهرت الاختبارات سرعة شحن تبلغ 20 مرة سرعة شحن بطاريات الليثيوم أيون ذات السعة المماثلة! الجهد المقنن لخلية واحدة هو 4 فولت. عمر التشغيل أعلى بنسبة 50٪ من أفضل نظائرها من الليثيوم - 3000 مقارنة مع الحد الأقصى السابق لدورات تفريغ الشحن القابلة للتحقيق السابقة.

لا يرتبط إنتاج البطاريات المزدوجة الكربون بتغير الخطوط الموجودة لبطاريات الليثيوم أيون ، وبسبب نقص المعادن النادرة في قائمة المكونات ، يتم استبعاد الاعتماد على أسعار السوق للمواد الخام. كما أن تكاليف التخلص من النفايات لم تعد مشكلة ، والإنتاج نفسه خالي تمامًا من الهدر.

وقال كانام تاكيا ، المدير الفني لشركة Power Japan Plus في بيان صحفي إن مثل هذه القفزة التكنولوجية الهائلة كانت نتيجة حل وسط توصل إليه المصممون والمطورون ، وحققوا التوازن المنشود.

بدأ الإنتاج الكامل لبطاريات Ryden 18650 في محافظة أوكيناوا. والآن ، تتوفر بطاريات آمنة وفعالة لمجموعة متنوعة من التطبيقات ، تتراوح من المعدات الطبية إلى السيارات الكهربائية ، والتي يمكن لـ Power Japan Plus توفير مكونات لإنشاء بطاريات كبيرة السعة بحيث يمكن لمصنعي السيارات الكهربائية الحصول على السعة المطلوبة للتجميع الذاتي.

منذ عام 2014 ، يبحث الكيميائيون من جامعة أوريغون عن بديل صديق للبيئة عن الليثيوم. بحثًا عن مادة حيوية فعالة ، اكتشفوا مكونًا كيميائيًا يمكن أن يحدث ثورة في صناعة البطاريات الكهربائية. Cradle to Cradle - هذا هو اسم المفهوم ، الذي يفترض إعادة استخدام 100 ٪ من المواد التي تم الحصول عليها في عملية حياة الإنسان: تم إعادة إنشاء المنتج أو الحصول على منتج جديد من المادة المصدر.

يكمن الابتكار في التخلص من النفايات الخطرة من خلال إعادة استخدامها في إنتاج البطاريات. اكتشف فريق من الباحثين إمكانية صنع بطاريات موثوقة رخيصة من الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات.

مركبات الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات (PAH) هي ملوثات ويمكن العثور عليها في كل مكان. سوف تسمح لك إعادة تدوير هذه المركبات بإنشاء بطاريات مستدامة ، مع تنظيف البيئة. لكونه نتاج احتراق المواد الهيدروكربونية ، يتم توزيع الـ PAHs من خلال الماء والتربة والهواء وتدرج في قائمة أكثر المواد الضارة بالبيئة.

سوف تحتوي البطارية ، التي تم تطويرها في جامعة أوريجان ، على أنود كربون وكاثود يعتمد على PAHs. أهمية خاصة هي مادة كورونين. كورونين في شكل بلوري صلب آمن. وفقًا لنتائج الاختبار ، اتضح أن سعة الأيونات عالية جدًا ، والهيكل مستقر كيميائيًا ، وفي المستقبل سيكون من الممكن الحصول على بطاريات مناسبة تمامًا لتوفير طاقة الشمس والرياح بهدف زيادة استخدامها.

هناك ميزة كبيرة جدًا للكورونين على نفس الكربون: الكربون غير متوافق مع المنحل بالكهرباء غير المائي ، بينما بالنسبة للكورونين ، لا تشكل هذه مشكلة على الإطلاق! وهذا يعني أن البطاريات ستصبح خالية من الصيانة وفي الوقت نفسه موثوقة ومستقرة. بالمناسبة ، أظهرت الدراسات المتعلقة بتكوين النجوم أن PAHs موجودة في سديم "تمثال الحرية" ، أي أن الشمس قد نشأت أيضًا من البيئة التي تحتوي على PAHs - "الطاقة القادمة من النجوم ستستخدم في البطاريات ، وسوف تعود إلينا مرة أخرى ومرة ​​أخرى سعيد حنان خطاب ، دكتوراه من جامعة كيبيك في مونتريال.

من الواضح أن المستقبل لا يزال مع بطاريات الكربون. ستكون رخيصة في التصنيع ، غير سامة ، صديقة للبيئة وللبشر. الكربون متاح على نطاق واسع. الفحم العادي يحتوي على 80 ٪ من الكربون. يتميز أي كائن حي أو ميت بمحتوى مركبات الكربون.

الحياة مستحيلة بدون كربون. النباتات تتلقى مركبات الكربون من الهواء ، واستخدام الكربون لتشكيل نظام الجذر. تحصل الحيوانات على الكربون مع الطعام. كلاهما ينبعث منها في تكوين ثاني أكسيد الكربون. بطريقة أو بأخرى ، لا يوجد نقص في الكربون ، وهذا يعطينا بعض الأمل.