السعودية تحقق طفرة في صناعة بطاريات الليثيوم باستخدام نايلون الملابس
تاريخ النشر: 31st, March 2025 GMT
نجح فريق بحثي من جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية السعودية في الكشف عن طريقة جديدة لتعزيز أداء بطاريات الليثيوم باستخدام مادة غير متوقعة وهي النايلون.
وتشير الدراسة، التي نشرها الفريق في دورية "إيه سي إس إنيرجي ليترز"، إلى أن هذا التطور قد يساعد في جعل البطاريات أكثر كفاءة وأمانا، فضلا عن خفض تكلفتها.
ويعلّق أحمد قاسم، الباحث في قسم الكيمياء بجامعة فيرجينيا كومنولث الأميركية، والذي لم يكن مشاركا في الدراسة، في تصريحات حصرية للجزيرة نت قائلا "يُذكرنا هذا الاكتشاف بأن أكثر المواد ثورية قد تكون موجودة بيننا بالفعل، وما علينا سوى إيجاد طرق جديدة لإطلاق العنان لإمكاناتها وامتلاك رؤية علمية صحيحة لتحويل المواد اليومية إلى عجائب تكنولوجية للمستقبل".
البطاريات اختراع بسيط مبني على حركة الإلكترونات بين قطبين بينهما محلول، وفي بطاريات الليثيوم المعدنية، يكون الأنود (أحد القطبين) مصنوعا من الليثيوم المعدني، بينما يتكون الكاثود (القطب الآخر) من مواد غنية بالنيكل أو الكوبالت، ويعمل الإلكتروليت (المحلول بين القطبين)، وهو محلول كيميائي يحتوي على أيونات الليثيوم، كوسيط يساعد في نقل الأيونات بين الأنود والكاثود أثناء عمليات الشحن والتفريغ.
عند شحن البطارية، تتحرك أيونات الليثيوم من الكاثود إلى الأنود، حيث تُخزّن الطاقة، وعند الاستخدام، تتحرك الأيونات في الاتجاه المعاكس، حيث يُنتج تيار كهربائي يمكن استخدامه لتشغيل الأجهزة.
وتعد بطاريات الليثيوم المعدنية خيارا واعدا لتخزين الطاقة، نظرا لسعتها العالية مقارنة ببطاريات الليثيوم أيون التقليدية الموجودة في أغلب أجهزتنا الحديثة، مثل الحواسيب المحمولة والهواتف الذكية، لكن تكمن مشكلتها الرئيسية في تدهور أدائها السريع بسبب تكون تراكمات معدنية غير متجانسة داخلها.
إعلانيقول قاسم "لكي تعمل السيارات الكهربائية لأطول فترة ممكنة بين عمليات الشحن، يجب أن تكون بطارياتها قوية. أحد الخيارات هو بطاريات الليثيوم المعدنية التي تحتوي على أنود مصنوع من الليثيوم، مما يمنحها سعة تخزين أكبر".
ويضيف "لكن المشكلة تكمن في أن أيونات الليثيوم أثناء الشحن والتفريغ قد لا تعود إلى الأنود بشكل متساوٍ، ما يؤدي إلى تشكيل تغصنات صغيرة من الليثيوم غير النشط، وهي غابة خفية من الشجيرات المعدنية التي قد تعطل البطارية أو تسبب الحرائق. وتشكّل هذه الشجيرات مشكلة خاصة في البطاريات عالية الطاقة، والتي تَعِد بعمر أطول وشحن أسرع، لكنها أكثر عرضة لتكوين الشجيرات".
النايلون يصنع العجائبوأظهرت الدراسة الجديدة أن إضافة النايلون، وهو عبارة عن مادة شائعة الاستخدام في صناعة الملابس، إلى المحلول السائل داخل البطارية يؤدي إلى تكوين طبقة واقية غنية بمركب نيتريد الليثيوم، مما يعزز استقرار البطارية ويقلل نمو التغصنات المسببة للتدهور.
ويضيف قاسم "عادة ما تمنع المذيبات القوية أيونات الليثيوم من التفاعل مع جزيئات النايلون. لكن فريق الدراسة وجد أن تعديل تركيب المحاليل يمكن أن يذيب النايلون في محاليل الليثيوم دون الحاجة إلى مواد كيميائية قاسية، مما يسمح له بالتفاعل بفعالية أكبر داخل البطارية".
وبعد استخدام النايلون، أظهرت البطارية المُعدَّلة احتفاظا بالسعة بنسبة تزيد عن 78% حتى بعد 300 دورة شحن، مقارنة بالبطاريات التقليدية التي فقدت سعتها بسرعة بعد حوالي 150 دورة شحن.
كما أن توصيل أيونات الليثيوم داخل الإلكتروليت المُعدّل شهد زيادة بنسبة 53%، ما يعني أن هذه التقنية قد تؤدي إلى بطاريات تدوم لفترات أطول وتُشحن بشكل أسرع.
وصفة متكاملةيوضح قاسم "تحد تكاليف إنتاج بطاريات الليثيوم المعدني المرتفعة ومخاوف السلامة من انتشار استخدامها على نطاق واسع، لكن هذا الاختراق باستخدام النايلون قد يعالج هذه القيود، مما يجعلها أكثر أمانا وبأسعار معقولة".
إعلانعلاوة على ذلك، يمكن لهذه الطريقة أن تُحدِث ثورة في إعادة تدوير البوليمرات، حيث يمكن أن تُستخدم في تحليل المواد عالية الجودة واستعادتها من النفايات، مما يُقلل التأثير البيئي لصناعة البطاريات. في حين لا يزال هناك الكثير من الأبحاث المطلوبة قبل أن تصبح هذه التقنية جاهزة للاستخدام التجاري، إلا أن النتائج الحالية تبشّر بإمكانية دمج البوليمرات الشائعة مثل النايلون في تطبيقات تخزين الطاقة المتقدمة.
ويختتم قاسم "هذا الاكتشاف يُظهر أن المواد اليومية التي كنا نعتبرها محدودة الاستخدام قد تمتلك إمكانات غير مستغلة. فالنظر إلى النايلون من منظور جديد قد يكون المفتاح لجيل جديد من البطاريات ذات الأداء الفائق". من الواضح أن مستقبل تخزين الطاقة قد يكون أقرب مما نعتقد، وربما يكون مخبأ بالفعل في خزائن ملابسنا.
المصدر: الجزيرة
كلمات دلالية: حريات رمضان بطاریات اللیثیوم أیونات اللیثیوم
إقرأ أيضاً:
اقتصادية النواب: رأس الحكمة طفرة في خريطة الاستثمار السياحي
أكد النائب علي الدسوقي، عضو لجنة الشؤون الاقتصادية بمجلس النواب، أن مشروع مدينة رأس الحكمة يمثل طفرة غير مسبوقة في خريطة الاستثمار السياحي في مصر، مشيرًا إلى أن هذا المشروع الضخم يعكس الرؤية الاستراتيجية للدولة في تحويل الساحل الشمالي الغربي إلى مركز تنموي عالمي متكامل.
وأضاف الدسوقي في تصريح خاص لـ"صدى البلد"، أن الدولة المصرية نجحت في عقد شراكات استثمارية مع كيانات ضخمة مثل "مدن القابضة" الإماراتية، ما يعطي مؤشرًا واضحًا على ثقة المستثمرين العرب والدوليين في الاقتصاد المصري، خاصة بعد الإصلاحات الاقتصادية الأخيرة، مشيرًا إلى أن المشروع سيكون له تأثير مباشر في زيادة الناتج القومي، وخلق فرص عمل، وتنشيط قطاع الخدمات والبنية التحتية.
وشدد عضو لجنة الشؤون الاقتصادية على أن مثل هذه المشروعات الكبرى تؤكد أن مصر لم تعد تعتمد فقط على عائدات السياحة التقليدية، بل تسعى لتقديم تجربة سياحية متكاملة ترتكز على الجودة والفخامة، مع توفير بيئة استثمارية جاذبة تواكب المعايير العالمية.
وأشار إلى أن البرلمان سيتابع عن كثب تطورات المشروع، وسيدعم أي تشريعات أو تعديلات لازمة لتيسير عمل الشركات المنفذة، بما في ذلك تسهيل الإجراءات، وضمان التوازن بين مصلحة المستثمر والدولة، لافتًا إلى أن "رأس الحكمة" سيكون بمثابة نافذة اقتصادية جديدة لمصر على البحر المتوسط.
وفي ختام تصريحه، وجه الدسوقي التحية لرئيس الوزراء على اهتمامه الشخصي بالمشروع، مؤكدًا أن الدعم الحكومي الصريح والالتزام بالجدول الزمني سيُعجّل من الإنجاز ويمنح رسالة طمأنة مهمة للمستثمرين في الداخل والخارج.
وكان الدكتور مصطفى مدبولي، رئيس مجلس الوزراء، عقد اجتماعًا لاستعراض مُستجدات تنفيذ مشروع مدينة "رأس الحكمة" بالساحل الشمالي الغربي، وذلك بحضور جاسم الزعابي، رئيس مجلس إدارة مجموعة "مُدن القابضة"، والوفد المرافق له.
وفي مستهل الاجتماع، أعرب رئيس مجلس الوزراء عن تقديره للتعاون القائم بين الجانبين لمتابعة تنفيذ مشروع مدينة رأس الحكمة، مؤكدًا اهتمام الدولة المصرية بمتابعة تنفيذ المشروع وفقًا للتوقيتات والجداول الزمنية المُحددة، ودعمه الكامل لأي إجراءات من شأنها تسريع وتيرة تنفيذ المشروع، وذلك في إطار اهتمام الدولة بتطوير منطقة الساحل الشمالي الغربي.
كما أكد الدكتور مصطفى مدبولي أن مشروع رأس الحكمة سيمثل طفرة كبيرة في مجال تطوير المنطقة، بما يدعم جهود الدولة لتطوير قطاع السياحة وزيادة أعداد السائحين الوافدين وأعداد الغرف الفندقية، مشيرًا إلى أن هذا المشروع المهم يعكس مدى عمق العلاقات بين الدولتين الشقيقتين مصر والامارات، وحرص قادة البلدين على تعزيز وتعميق التعاون في مختلف المجالات.
جهود الشركة خلال الفترة الماضيةبدوره، أعرب جاسم الزعابي، رئيس مجلس إدارة مجموعة "مُدن القابضة" عن تقديره لرئيس الوزراء لدعمه إنجاز المشروع، مستعرضًا جهود الشركة خلال الفترة الماضية لمتابعة تنفيذ المشروع، من خلال البدء في وضع المخطط العام للمشروع بكل ما يحتويه من مرافق وخدمات تعكس أرقى معايير التصميم على مستوى العالم، بما يجعل المشروع نقطة جذب سياحي واعدة في منطقة البحر المتوسط.
وفي ختام اللقاء، أبدى رئيس الوزراء تقديره لحجم المجهود المبذول من جانب الشركة، مشيدًا بما اطلع عليه من تصميم لمشروع رأس الحكمة، وهو ما يجعل من المنطقة نقطة جذب سياحي واعدة، مؤكدًا استمرار التنسيق والمتابعة مع الجانب الإماراتي الشقيق لتنفيذ هذا المشروع الهام.