ثورة في عالم الطاقة.. تطوير بطارية نووية قد تدوم مدى الحياة
تاريخ النشر: 29th, March 2025 GMT
كوريا ج – طور فريق من العلماء نموذجا أوليا لبطارية نووية صغيرة، تعمل بالكربون المشع، قادرة على تشغيل الأجهزة لعدة عقود وربما مدى حياة المستخدم دون الحاجة إلى إعادة الشحن.
وقد تفتح هذه التقنية آفاقا في تصميم الأجهزة الطبية، مثل منظمات ضربات القلب، ما يلغي الحاجة إلى عمليات الاستبدال الجراحية المتكررة.
حاليا، تعتمد معظم الأجهزة المحمولة، مثل الهواتف الذكية، على بطاريات ليثيوم أيون، التي تدوم من ساعات إلى أيام قبل الحاجة إلى إعادة الشحن. ومع مرور الوقت، تتدهور هذه البطاريات، كما أن تعدين الليثيوم يشكل عبئا بيئيا كبيرا بسبب استهلاكه العالي للطاقة والمياه. لذا، يسعى العلماء إلى تطوير بدائل نووية آمنة لا تحتاج إلى شحن متكرر.
وأوضح سو إيل إن، الباحث الرئيسي من معهد Daegu Gyeongbuk للعلوم والتكنولوجيا في كوريا الجنوبية، أن أداء بطاريات الليثيوم أيون قد بلغ حدوده القصوى تقريبا، ما دفع العلماء إلى البحث عن مصادر طاقة بديلة.
وتعتمد البطاريات النووية على جسيمات عالية الطاقة تصدرها مواد مشعة آمنة، حيث يمكن احتواء إشعاعاتها بواسطة مواد خاصة.
وأشار العلماء إلى أن بطاريات بيتا الفولتية، التي تعمل بأشعة بيتا – وهي إلكترونات عالية السرعة – تعد خيارا آمنا، إذ يمكن احتواء هذه الإشعاعات بطبقة رقيقة من الألمنيوم.
وفي الدراسة التي قدمت خلال اجتماع الجمعية الكيميائية الأمريكية، استعرض الفريق نموذجا أوليا لبطارية تعمل بالكربون-14، وهو نظير مشع ينتج فقط أشعة بيتا، ما يجعله أكثر أمانا من غيره من المصادر المشعة. كما أن الكربون-14 متوفر بسهولة، حيث يُستخرج كناتج ثانوي من محطات الطاقة النووية.
وتعمل هذه البطارية عبر تصادم الإلكترونات المنبعثة من الكربون المشع مع شبه موصل من ثاني أكسيد التيتانيوم، ما يؤدي إلى تدفق مستمر للإلكترونات عبر دائرة كهربائية خارجية، وبالتالي توليد الكهرباء. وبفضل معدل التحلل البطيء للكربون المشع، يُتوقع أن تدوم هذه البطارية مدى الحياة من الناحية النظرية.
وأكد الدكتور سو إيل أن هذه البطارية يمكن استخدامها بشكل خاص في الأجهزة الطبية، حيث قال: “يمكننا الآن دمج الطاقة النووية الآمنة في أجهزة صغيرة بحجم الإصبع، ما يفتح الباب أمام استخدامات واعدة، لا سيما في المجال الطبي”.
المصدر: إندبندنت
المصدر: صحيفة المرصد الليبية
إقرأ أيضاً:
بطاريات أرخص وأسرع وأخف وزناً.. شركة صينية تكشف التفاصيل المذهلة
وبينما تتسابق الشركات الغربية والآسيوية على الريادة في هذا المجال، تبرز الصين كمركز رئيسي للابتكار في صناعة البطاريات، وهي التكنولوجيا الجوهرية التي تُحدد مدى تقدم السيارات الكهربائية وتنافسيتها أمام نظيراتها التقليدية.
في هذا السياق، أعلنت شركة كاتل الصينية، العملاق العالمي في مجال تصنيع بطاريات السيارات الكهربائية، عن اختراق تقني جديد.
وقالت شركة التصنيع الصينية العملاقة، وهي أكبر مورد للبطاريات للسيارات الكهربائية في العالم، يوم الاثنين 21 أبريل/ نيسان، إنها حققت تقدما تكنولوجيًا من شأنه أن يسمح لها بإنتاج بطاريات أرخص وأخف وزنا وأسرع في إعادة الشحن وأكثر مقاومة للبرد، مع توفير مدى قيادة أكبر.
ووفق تقرير لصحيفة "نيويورك تايمز"، فإن معظم التغييرات، والتي لا تزال على بعد عدة سنوات من أن تصبح متاحة على نطاق واسع في السيارات الجديدة، يمكن أن تجعل السيارات الكهربائية أكثر قدرة على المنافسة من حيث السعر والأداء مع النماذج التي تعمل بالبنزين.
وتُنتج شركة Contemporary Amperex Technology ثلث بطاريات السيارات الكهربائية في العالم، وتُورّدها إلى 16 من أكبر شركات صناعة السيارات في العالم، بما في ذلك جنرال موتورز ومصنع تسلا في شنغهاي.
أما منافسوها الرئيسيون في السوق العالمية فهم شركة BYD في شنتشن، الصين، التي تُصنّع حوالي سدس بطاريات السيارات الكهربائية في العالم، والتي تُخصّص بالكامل تقريبًا لسياراتها الخاصة، بالإضافة إلى شركات تصنيع البطاريات الكورية الجنوبية واليابانية.
تُمثل البطاريات ثلث تكلفة السيارة الكهربائية على الأقل، مما يجعل CATL لاعبًا أساسيًا في سلسلة توريد السيارات الكهربائية في الصين وخارجها.
ويترقب العديد من شركات صناعة السيارات بقلق ما إذا كانت CATL ستحاول يومًا ما تأسيس علامة تجارية خاصة بها للسيارات قد تتفوق على طرازاتها.
وكانت أكبر مفاجأة لشركة CATL هي إعلانها عن بطاريات مساعدة للسيارات الكهربائية. ستُوزّع البطاريات في أسفل هيكل السيارة، حيث لا يوجد حاليًا سوى بطارية كبيرة واحدة، وفق التقرير.
وقالت الشركة إن البطارية المساعدة ستكون أول بطارية متاحة تجارياً للسيارات الكهربائية والتي لن تستخدم الجرافيت كأحد أقطابها.
ووفق كبير مسؤولي تكنولوجيا السيارات الكهربائية في الشركة، جاو هوان، فإن إزالة الجرافيت المكلف ستؤدي في النهاية إلى انخفاض تكلفة البطاريات، بعد بعض التكاليف الأولية، وستسمح بضخ طاقة إضافية بنسبة 60% في كل بوصة مكعبة من البطارية.
تعني كثافة الطاقة الإضافية إمكانية زيادة مدى قيادة السيارة، أو تقليل الحجم الإجمالي للبطارية، مما يوفر مساحة أكبر لمقصورة الركاب. كما ستوفر البطارية الثانية أيضًا دعمًا في حال حدوث أي مشكلة.
وقد ازدادت أهمية ذلك مع ازدياد شيوع ميزات القيادة الذاتية، التي تتطلب كهرباءً مستمرة.
وقال الرئيس المشارك للبحث والتطوير في شركة CATL، أويانغ تشوينغ، إن البطاريات المساعدة الخالية من الجرافيت ستتوفر في السيارات خلال عامين إلى ثلاثة أعوام، وربما قبل ذلك.
ورفض الإفصاح عن شركات صناعة السيارات التي قد تستخدمها أولًا. لكن إزالة الجرافيت لها جانب سلبي، ولذلك تُزيله CATL فقط للبطاريات المساعدة.
فالبطاريات الخالية من الجرافيت تُشحن ببطء أكبر، ولا يُمكن شحنها عدة مرات مثل بطاريات السيارات الكهربائية التقليدية قبل الحاجة إلى استبدالها. تم تصميم البطاريات المساعدة ليتم استخدامها بشكل أقل تكرارًا، في الرحلات الطويلة بعد استنفاد البطارية الرئيسية.
وأعلنت الشركة، ومقرها نينغده، الصين، عن أنها أحرزت تقدمًا ملحوظًا في سرعة شحن البطاريات الرئيسية.
وأوضحت الشركة أن نظامها الجديد سيسمح بشحن السيارة الكهربائية في خمس دقائق بما يكفي لقطع مسافة 520 كيلومترًا (320 ميلًا).
وأعلنت شركة BYD وهواوي، وهي شركة صينية عملاقة في مجال الإلكترونيات تلعب دورا متزايد الأهمية في تصنيع قطع غيار السيارات، عن أنظمة شحن في خمس دقائق، والمعروفة باسم الشحن الفائق.
وذكرت CATL أيضًا أنها ستبدأ ببيع بطاريات أيونات الصوديوم ، التي يمكنها الاحتفاظ بأكثر من 90% من شحنتها حتى في درجات حرارة 40 درجة تحت الصفر، لاستخدامها في السيارات والشاحنات المزوّدة بمحركات احتراق داخلي.
ويشير التقرير إلى أنه يمكن لشركات صناعة السيارات استخدام بطاريات الصوديوم هذه لتحل محل بطاريات الرصاص الحمضية التقليدية، التي تتلف في الأجواء شديدة البرودة، وفي بعض السيارات الكهربائية.
وقال أويانغ إن الكهرباء التي تنتجها بطاريات الصوديوم هذه ستكون متوافقة مع الأنظمة الكهربائية للسيارات التي تعمل بالبنزين الموجودة، ولكن البطاريات الجديدة قد لا تتناسب مع نفس المساحة.
وبحسب CATL ، فإن أول عميل لها لبطاريات أيونات الصوديوم سيكون شاحنات نقل البضائع من شركة First Auto Works، وهي شركة لتصنيع السيارات في مدينة تشانغتشون، أقصى شمال شرق الصين، حيث تنخفض درجات الحرارة غالبًا إلى ما دون الصفر.
ويُعد تطوير بطاريات أيونات الصوديوم أولوية لصناعة السيارات الكهربائية الصينية، نظرًا لانخفاض درجات الحرارة في المقاطعات الشمالية للبلاد، الواقعة على الحدود مع منغوليا وسيبيريا الروسية، شتاءً.
في مقابلات أجريت في الخريف الماضي، قال أصحاب السيارات في أورومتشي ، في أقصى شمال غرب الصين، إن الطقس البارد هو السبب في أنهم لن يفكروا في شراء السيارات الكهربائية.
ويعمل مُصنِّعو البطاريات على تطوير بطاريات أيونات الصوديوم منذ سنوات عديدة، ولكن قد تتمتع الولايات المتحدة بميزة طويلة الأمد في هذه التقنية. فجميع الرواسب الجيولوجية الطبيعية لرماد الصودا، المادة الخام لبطاريات أيونات الصوديوم، تقريبًا في جنوب غرب ولاية وايومنغ .
عرضت شركة CATL فيديو لبطاريات أيونات الصوديوم الخاصة بها وهي تخضع لاختبارات إجهاد، مثل ثقبها بمسمار أو مثقاب كهربائي، أو حتى قطعها إلى نصفين بمنشار كهربائي، دون أن تشتعل أو تنفجر.
قبل خمس سنوات فقط ، جادلت CATL بأن اختبارات المسامير غير واقعية، وأنه لا ينبغي توقع أن تتحملها البطاريات
الشروط الإضافية وراء الأزمة الكبرى بين الزمالك وزيزو