تلعب بطاريات الليثيوم دورًا مهمًا في تخزين الطاقة المتجددة على نطاق واسع ، ولكنها مكلفة في التصنيع وتشكل خطر الحريق. تعد البطاريات التي تعتمد على الزنك واحدة من البدائل الأكثر فعالية من حيث التكلفة والأكثر أمانًا ، وأظهرت دراسة جديدة أن أصداف السلطعون تجعلها أكثر متانة.
من المتوقع أن ينمو الطلب على تخزين الطاقة في الأشهر المقبلة حيث نعتمد أكثر على الطاقة المتجددة والمركبات الكهربائية في النقل. في حين أن بطاريات الليثيوم أيون المستخدمة على نطاق واسع اليوم تخدمنا جيدًا ، إلا أن هناك بدائل أخرى لها عمر أطول.
يعد تعدين الليثيوم مكلفًا ويرتبط بالتكاليف البيئية ، والبطاريات التي تستخدمه ليست مناسبة لعمليات إعادة التدوير.
قال Liangbing Hu ، مدير مركز ابتكار المواد في جامعة ميريلاند: “يتم إنتاج واستهلاك كميات كبيرة من البطاريات ، مما يزيد من احتمالية حدوث مشكلات بيئية. على سبيل المثال ، فواصل البولي بروبلين والبولي كربونات المستخدمة على نطاق واسع في بطاريات الليثيوم أيون تستغرق مئات أو آلاف السنين لتتحلل وتلوث البيئة. يوجد زنك في قشرة الأرض أكثر من الليثيوم. “بشكل عام ، تعتبر بطاريات الزنك أرخص وأكثر أمانًا.
ومع ذلك ، فإن العقبة الرئيسية في هذا المجال هي العمر القصير للبطاريات القائمة على الزنك ، ويركز العلماء كثيرًا على تطوير إصدارات يمكن إعادة شحنها بشكل موثوق. تم استخدام حل فريد لحل مشكلة إعادة الشحن المستقرة.
ترسل بطارية الزنك أيونات تتحرك ذهابًا وإيابًا بين أنود الزنك والكاثود في محلول إلكتروليت. تحتوي محاليل الإلكتروليت النموذجية في بطاريات الليثيوم على مواد كيميائية قابلة للاشتعال والتآكل ، لكن الباحثين طوروا مادة هلامية من الإلكتروليت لاستخدامها مع أنودات الزنك المصنوعة من مادة طبيعية تسمى الشيتوزان.
الشيتوزان منتج مشتق من الكيتين. هناك العديد من مصادر الكيتين ، بما في ذلك جدار الخلية للفطريات والهيكل الخارجي للقشريات والحبار. المصدر الأكثر وفرة للكيتوزان هو الهيكل الخارجي للقشريات ، بما في ذلك الجمبري وسرطان البحر ، والتي يمكن الحصول عليها بسهولة من المأكولات البحرية.
تتمتع بطارية الزنك بأداء رائع باستخدام المنحل بالكهرباء الجديد ، وتم منع تكوين ونمو المجسات التي يمكن أن تضعف أداء البطارية. كانت الكفاءة بنسبة 99.7٪ عند 1000 مرة من الاستخدام ميزة أخرى لهذه البطارية.
بفضل تصميمها الصديق للبيئة ، يمكن أن تتحلل حوالي ثلثي هذه البطارية بواسطة الميكروبات ، بينما يمكن أن يتحلل المنحل بالكهرباء تمامًا في غضون خمسة أشهر ، ويمكن إعادة تدوير الزنك المتبقي.
5858
.