بطاريات رقيقة كالورق مصنوعة من الطحالب

بسم الله الرحمن الرحيم ..
*
*
*

 
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته .. وبعد:

جاكيت مزود بالبطارية الجديدة وتعمل على تدفئة المرء عند ارتدائه - (MCT)

تخيل أن تصلك هدية مغلفة بورقة، تضيء وحدها وتكتب عيد ميلاد سعيداً، هذا أحد التطبيقات المحتملة، لبطارية جديدة قابلة للتحلل ومصنوعة من السليولوز المستخرج من الورق.

ويسعى العلماء من جميع أنحاء العالم، جاهدين لتطوير بطاريات رقيقة ومرنة وخفيفة الوزن، وغير مكلفة، وصديقة للبيئة مصنوعة بالكامل من قطع لافلزية.

ومن بين المواد الواعدة لصناعة البطاريات البوليمرات، ويعكف العلماء على إجراء دراسات إضافية على بطارية جديدة، مصنوعة من البوليمر والطحالب معاً، والعمل على مواجهة التحديات التي قد تواجه هذا النوع الجديد من البطاريات.

سهولة الصنع

المميز في البطارية الجديدة، أنها مصنوعة من الطحالب الخضراء، المعروفة باسم Cladophora، وهي أعشاب تشبه الشعر، تعيش في المياه العذبة في جميع أنحاء العالم، وفي حال تجمعها، تؤدي إلى ظهور روائح  كريهة داخل المياه.

وما يميز الطحالب، أنها تصنع سيلولوزاً فريداً من نوعه، وكثيراً جداً، نحو 100 ضعف السيليلوز الموجود في الورق، وهذا يسمح للباحثين زيادة  الأبحاث والتجارب، لصنع بطاريات كبيرة من البوليمر؛ لتحسين أدائها في الشحن والتفريغ الكهربائي.

وتقول الباحثة في مجال تقنيات النانو، في جامعة أبسالا في السويد ماريا ستروم، " منذ فترة طويلة ونحن نبحث عن أمل، يجعلنا نستخدم المواد التي تحويها الطحالب بشكل بناء، بسبب انتشارها بشكل هائل". وتضيف "هذا التوصل يفتح أمامنا أبواباً هائلة، وإمكانات كبيرة، لصناعة أنظمة تخزين صديقة للبيئة، فعالة من حيث التكلفة وخفيفة الوزن".

وتتكون تلك البطاريات الجديدة من طبقات رقيقة للغاية من البوليمر، بسمك من 40 إلى 50 نانومتر، أو البليون من المتر، ومكونة من ألياف سيليلوز الطحالب بسمك من 20 إلى 30 نانومتر، وتقول ستروم "صنعها في غاية السهولة".

شحن سريع

يمكن لهذه البطارية الجديدة، أن تعمل من 50 إلى 200 في المائة، أكثر من بطاريات البوليمر المشابهة، وإذا ما طور الباحثون عمل تلك البطاريات ومدة تشغيلها، فإنها قد تحل مكان بطاريات الليثيوم التجارية، المتواجدة في الأسواق حاليا.

ومن ميزات تلك البطاريات الجديدة، أنها تشحن بوقت أسرع من غيرها من البطاريات، القابلة لإعادة الشحن التقليدية، فالبطارية العادية يستغرق إعادة شحنها ما لا يقل عن ساعة واحدة للشحن، في حين يمكن إعادة شحن البطاريات الجديدة في أي مكان، بوقت قياسي يصل من ثماني دقائق إلى 11 ثانية فقط.

وأظهرت البطارية الجديدة، زيادة كبيرة في القدرة في العمل لفترة أطول من غيرها، فبطارية البوليمر، أظهرت انخفاضا بنسبة 50 في المائة في كفاءتها في العمل بعد شحنها، وتفريغها لمدة 60 دورة، في حين أن هذه البطارية الجديدة، أظهرت انخفاضا في الكفاءة، وصل إلى 6 في المئة بعد 100 دورة الشحن.

ويقول الباحث في مجال الكيمياء الكهربائية في جامعة أوبسالا، غوستاف نيستروم أن طبقات البوليمر السميكة تمنع أن تحصل كل مكونات البطارية على التغذية المناسبة، وفي نهاية الأمر يتحول البوليمر إلى مادة عازلة؛ لذا تفقد السعة والكفاءة". ويضيف "في حين الطبقات الرقيقة جداً في البطارية الجديدة تجعل من السهل على المرء إعادة شحنها، من دون أية عقبات أو عوازل تذكر".

إلكترونيات مرنة

ويشير الباحثون الذين عملوا على تحديث هذه البطارية الفريدة، إلى أنها تناسب أجهزة الإلكترونيات المرنة مثل الملابس والتغليف.

وتقول ستروم "نحن لا نركز على استبدال بطاريات الليثيوم أيون بعد، ولكننا نركز على إيجاد تطبيقات جديدة نحتاج إليها، ونحتاج أن تعمل ببطاريات خفيفة ومرنة."

وتقول ستروم "مثلا يمكن وضع هذه البطاريات تحت ورق الحائط، من أجل جعل أجهزة الاستشعار في المنزل تعمل، أو وضع البطاريات داخل الملابس؛ ليقوم اللباس بعمل تحليل طبي للعرق الخارج من الجسم، وإظهار النتائج خلال دقائق، لتبين إذا ما كان الشخص مصاباً بأمراض ما".

التوجهات المستقبلية للأبحاث، تشمل الاستقصاء في صدق التهمة الموجهة لهذه البطاريات، أنها تهترئ وتتعطل مع الوقت، وهي خاصية تشترك بها جميع أنواع البطاريات.

كما يدرس العلماء إلى أي مدى يمكن أن يصل حجم تلك البطاريات الجديدة، وما هي التطبيقات التي يمكن أن تخدمها بحسب ستروم.

وهناك عدة مجالات عمل متاحة أمام هذا المنتج، فمن المدهش مشاهدة تطور الإلكترونيات بشكل عام والحواسيب، بحيث تصبح أرق وأدق، قريباً قد يصبح الحاسوب المحمول رقيقاً كالورقة، عندها سيكون كل ما علينا أن نفعله، هو طي حواسيبنا المحمولة ووضعها في الجيب.

mariam.naser@alghad.jo

عن موقع لايفساينس

التصنيف : تكنلوجيآ