تويت
باحثون يطورون بطارية أيونات الليثيوم أكفأ 3 مرات من المستخدمة حاليًا
السر: سيليكون الرمال على المستوى النانوي
قام الباحثونَ في كليّةِ الهندسةِ التّابعة لجامعة كاليفورنيا بتطوير بطاريّة تتفوّقُ على معايير البطاريات الحاليةِ بثلاثةِ أضعافٍ باستخدام رمال الشاطئ! يقول الباحث (زكريا فافورز) وهو خريج من الكلية: “إنّها طريقة تستخدم مادّةً ذات تكلفة قليلة، غير سامّة، وصديقة للبيئةِ..
وتسهم في إنتاج الأقطاب الموجبةِ لبطاريّات أيونات الليثيوم وبأداء فائق الجودة.”هذا وقد أوجد فافورز فكرة البطارية عندما كان يسترخي على رمالِ شاطئٍ قبل ستة شهورٍ، وقام بالتقاط بعض الرمال ونظر إليهِا بتمعّنٍ فوجد أنّها تتكوّن من الكوارتز أو ثاني أكسيد السيليكون.
تستخدم البطاريات الحاليّة أقطابَ الجرافيت كقطبها الموجب، ومع ازدياد الأجهزة تعقيدًا؛ أصبحتْ قدرةُ الجرافيت على مواكبتها ضعيفةً. يُركّزُ الباحثون الآنَ على استخدام السيليكون بمقياس النانو ( أي ١٠^(-٩)) من المتر كبديلٍ للجرافيت، ولكنّ مشكلته هو أنّه يتآكل بسرعةٍ ويصعب إنتاجُه بكميّاتٍ كبيرةٍ. وليقوم فافورز بحلّ المشكلةِ؛ بحث عن أكثر رمال الولايات المتّحدة احتواءً على الكوارتز أي مخازن Cedar Creek؛ وهو المكان الذي نشأ فيه فافورز، وبعدَها عاد لمختبره ليقوم بطحن عينات الرمل لأجزاءٍ من النانومتر، تلا ذلك سلسلةٌ من عمليات التنقية التي حوّلت لونها من البني إلى الأبيض الناصع (كلَون السكر المطحون)، وباستخلاصه للملح والمغنيسيوم من مياه البحر؛ قام بتحويلهما إلى ‘كوارتز’، وسخّن المسحوق الناتجَ، حيث يقوم الملح بامتصاص الحرارة، والمغنيسيوم باختزال الأكسجين من الكوارتز لإنتاج سيليكون نقيّ.
سُعِد الفريقُ بمجريات الدّراسة، ووجدوا جانبًا حسنًا فيها؛ وهو أنّ الشكل الإسفنجيّ ثلاثيّ الأبعادِ لنانو السيليكون له مساميّةٌ تعتبر مفتاحًا لتحسين البطاريات العاملة على مبدأ ال”نانوسيليكون”.
فوائد هذه التحسينات:
إطالةُ عمر البطارية التي تعملُ على جزيئات السيليكون الدّقيقةِ ثلاثةَ أضعافٍ أو أكثر! وهو أمرٌ رائعٌ للمستهلك يقيه من إنفاق آلاف الدولارات في شراء الأجهزة الخلويّة واللوحيّة، بل وتشحنُ كلّ ثلاثةِ أيّامٍ مرّةً بدلًا من شحنها كلّ يوم!
المصدر:.ibelieveinsci