ثورة سعودية في تخزين الطاقة.. اكتشاف يغير قواعد عمر البطاريات بشكل جذري

بطاريات مائية لتخزين الطاقة مع إضافة كبريتات الزنك تقدم حلاً ثورياً يطيل عمر البطاريات المائية القابلة لإعادة الشحن بما يصل إلى عشرة أضعاف، مما يعزز فرص استخدامها كخيار آمن واقتصادي لتخزين الطاقة المستدامة؛ إذ كشفت دراسة حديثة لفريق بحثي من جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية بالمملكة العربية السعودية كيف تؤثر بنية الماء داخل البطاريات على أدائها، ومدى فاعلية أملاح كبريتات الزنك في تحسين عمرها وفق نتائج نشرت في مجلة “ساينس أدفانسز”.

كيف تطيل بطاريات مائية لتخزين الطاقة عمرها بإضافة أملاح كبريتات الزنك؟

تُعد بطاريات مائية لتخزين الطاقة من الحلول الواعدة في مجال تخزين الطاقة المتجددة، غير أن تحديات جزيئية تعيق عمرها التشغيلي، خاصة عند الأنود الذي ينتج الطاقة ويقوم بتخزينها، حيث يؤدي تدهور الأنود نتيجة التفاعلات الكيميائية الطفيلية إلى ضعف عمر البطارية؛ وهنا يأتي دور كبريتات الزنك التي تثبّت كمية الماء الحر داخل البطارية، مما يحمى الأنود ويقلل من تلك التفاعلات السلبية. توضح الدراسة التي قادها البروفيسور حسام الشريف، رئيس مركز التميز للطاقة المتجددة وتقنيات التخزين، أن الماء الحر داخل البطارية عبارة عن جزيئات غير مرتبطة بقوة، مما يسمح لها بالتفاعل بشكل مفرط وتحفّز تفاعلات غير مرغوب فيها تستهلك الطاقة وتضر بأداء البطارية.

الماء الحر وتأثيره وكيف تغير كبريتات الزنك ديناميكية جزيئات الماء في بطاريات مائية لتخزين الطاقة

الماء الحر داخل البطاريات المائية يتسبب في تفاعلات كيميائية طفيلية تهدم الأنود، وتُقلل من دورة حياة البطارية، فالتحكم في جزيئات الماء هو مفتاح تحسين كفاءة هذه البطاريات؛ تعمل أملاح الكبريتات، وخصوصًا كبريتات الزنك، كـ “غراء الماء”، حيث تثبّت الروابط بين جزيئات الماء الحر، فتحد من عدد التفاعلات الضارة، وترفع من استقرار البطارية؛ وهو أمر أثبتته التجارب المكثفة على بطاريات تستخدم كبريتات الزنك، التي بينت أيضًا إمكانية استنساخ هذه التقنية على أنودات معادن أخرى مما يفتح الباب أمام:

• تقليل تآكل الأنود
• تحسين العمر التشغيلي للبطارية
• خفض التكلفة عبر استخدام أملاح متوفرة ورخيصة

الأثر العالمي والإمكانات الاقتصادية لبطاريات مائية لتخزين الطاقة مع تحسين بنية الماء

تستحوذ بطاريات مائية لتخزين الطاقة على اهتمام واسع عالميًا كبديل أكثر أمانًا واستدامة مقارنة ببطاريات الليثيوم المنتشرة، لاسيما في دمج مصادر الطاقة المتجددة في الشبكات، مع توقعات أن يتجاوز السوق حجم 10 مليارات دولار بحلول 2030. حسب الباحث يونباي تشو، فإن استخدام أملاح الكبريتات في البطاريات ليس فقط فعّالاً كيميائيًا ولكن تكلفة هذه الأملاح منخفضة ومتوفرة بكثرة، ما يجعل هذا الحل عمليًا من الناحيتين العلمية والاقتصادية. يمكن تلخيص أهم مزايا البطاريات المعززة بكبريتات الزنك في الجدول التالي:

تُعيد التقنية الجديدة التي طورها فريق جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية تعريف مستقبل تخزين الطاقة، حيث معالجة تفاعل الماء الحر بواسطة أملاح الكبريتات تُعد خطوة نوعية لتحويل البطاريات المائية إلى خيارات أكثر قوة وموثوقية، بما يدعم التوجه العالمي نحو حلول طاقة نظيفة آمنة ومستدامة، فتلك الاختراقات البحثية عبر تحسين الكيمياء الداخلية للبطاريات تفتح أفقًا رحبًا لتطبيقات واسعة على مستوى الصناعة والشبكات الكهربائية.