مادة كيميائية حديثة الصّنع ورخيصة الثمن تساعدنا على تصنيع بطاريات الكالسيوم عالية الطاقة وقليلة التكلفة.

يتحدث المقال عن محاولة بعض العلماء الالمانيون استبدال معدن الليثيوم بالكاليسوم لتصنيع بطاريات قابلة لإعادة الشحن والتكلفه. وتُستخدم هذه البطاريات في مجال الصناعه لتخزين طاقه الشمس والرياح في المستقبل البعيد.

بقدوم الطاقة المتجددة وطبيعتها الغير متوقعة جاءت الحاجة إلى طرق فعالة لتخزين الطاقة، وذلك أدّى إلى زيادة الطلب على معدن الليثيوم والذي من السهل تخزينه ونقله إلى مواقع طاقة الشمس والرياح كمصدرٍ بديلٍ للطاقة عندما يتعطّل أحد المصادر وذلك تسبب في قلة وفرة هذا المعدن.

تكمن المشكلة في أنَّ معظم المعادن تُستخرج من المناجم في الكونغو والصين مما يعود بالضرر على البيئة وعلى ميزانية الدول التي تحاول تقليل انبعاثات غاز ثاني أكسيد الكربون عن طريق استخدام مصادر الطاقة المتجددة عوضاً عن حرق الوقود.

العُلماء حول العالم ضلوا يبحثون عن إيجاد تقنية تحذو حذو طريقة بطاريات الليثيوم وتنافسها في قابلية إعادة الشحن والتكلفة،

توصّل العُلماء الألمانيون في معهد هلمهولتز أولم لتخزين الطاقة الكهروكيميائية إلى فكرة بطاريات الكالسيوم.

يُستخدم الكالسيوم حالياً في بطارية الرصاص، أُعيقت محاولات تطوير بطاريات الكالسيوم سابقاً بسبب عدم توفّر إلكتروليت يعمل بكفاءة.

أعدّ العلماء الألمانيون معقد كالسيوم رباعي المخلب يدعى:

calcium tetrakis (hexafluoro isopropyl oxy) borate Ca[B(HFIP)4]2

اُستُعملَ كمحلول إلكتروليتي له استقرار كيميائي جيد قد يمهد الطريق في سبيل صنع بطاريات كالسيوم عالية الطاقة.

لاحظ العلماء خلال تجربة هذا الإلكتروليت ترسُّب عكسي للكالسيوم عند درجة حرارة الغرفة، بمقاومة تأكسد عالية تصل إلى 4,5 فولت، وتوصيلية عالية أكثر من 8 ميللي سيمنز لكل سنتيمتر وهذا يتيح المجال لبطاريات كالسيوم قابلة لإعادة الشحن عند درجة حرارة الغرفة.

استناداً إلى نتائج البحث، بتطوير تقنيات البطاريات باستخدام مصعد أو أنود مصنوع من عناصر متعددة التكافؤ مثل الكالسيوم والمغنسيوم باعتبارهما من العناصر الأكثر وفرة نستطيع تحقيق مستوى الطاقة المطلوب وبتكلفة أقل.

الأيونات متعددة التكافؤ لديها القدرة على نقل إلكترونات ثنائية أو ثلاثية لكل أيون، مما يزيد سعة التوصيل مقارنةً بالأيونات أحادية التكافؤ مثل المستخدمة في بطاريات الليثيوم والصوديوم.

على عكس المواد البادئة مثل الكوبالت، النيكل والليثيوم وهي العناصر الأساسية لصناعة بطاريات الليثيوم؛ الكالسيوم هو أحد أكثر 5 عناصر وفرةً في القشرة الأرضية بالإضافة إلى توزعه بالتساوي بين مصادره الجغرافية، انعدام سميّته، قلة تكلفته واستخدامه الآمن.

استخدمَ الباحِثون ملحاً كإلكتروليت وتحديداً قاموا بمفاعلة مركب كالسيوم مع مركب يحتوي على الفلور لإنتاج نوع جديد من أملاح الكالسيوم.

يؤكد الباحثون على إمكانية تطوير هذا الاكتشاف من خلال التعديل في تركيب الإلكتروليت بتغيير المذيب أو التركيز أو بالمواد المضافة.

تطوير الإلكتروليت قد يتيح إمكانية استخدام بطاريات الكالسيوم في مجال الصناعة لتخزين طاقة الشمس والرياح في المستقبل.

المصدر: https://www.saurenergy.com

المترجم: أشواق السالمي

تويتر: @donshoqa

مراجعة الترجمة:   Nawaf Alotaibi

@I_nwa_otb