حينما حصل عالمان أميركيان وياباني على جائزة نوبل في الكيمياء عام 2019 عن ابتكارهم لبطاريات الليثيوم أيون، كان الجميع يعرف طبيعة هذا النوع من البطاريات بالفعل، فهي تستخدم الآن في الهواتف الذكية التي يمتلكها 6.6 مليارات شخص حول العالم.
لكن الأمر تخطى ذلك إلى الكثير من التطبيقات. فهذا النوع من البطاريات يستخدم في الحواسيب المحمولة، والكاميرات، وأجهزة استقبال الطاقة الشمسية وتخزينها، وسماعات الأذن الطبية، ومنظم ضربات القلب.
إلى جانب ذلك، فإن هذا النوع من البطاريات يستخدم في السيارات الكهربائية، كما أنها ستدخل في إنتاج أول طائرة كهربائية تطلقها وكالة ناسا، بغرض توفير بديلا للوقود الأحفوري الذي يلوث سماءنا ويتسبب في احترار المناخ.
لكن ظلت مشكلة واحدة إلى جانب مزايا الكفاءة العالية في الشحن وإعادة الشحن، وهي أن هذا النوع من البطاريات ما زال قادرا على تلويث الأرض، حيث أنه غير قابل للتدوير، كما أنه غير آمن كليا.
بطاريات محسنة
يبدو أننا حاليا قد اقتربنا على الطريق لحل تلك المشكلات أيضا، بحسب دراسة جديدة نشرت يوم 29 يونيو/ حزيران في دورية “نيتشر إنيرجي” Nature Energy.
فقد توصل فريق من الباحثين -بقيادة علماء من جامعة شيكاغو الأميركية The University of Chicago- إلى إلكتروليت جديد يوفر تحسينات كبيرة في كثافة الطاقة العالية، ويتميز بالسلامة والمرونة في درجات الحرارة المنخفضة، كما أن له صفة الاستدامة البيئية، لأنه قابل للتدوير.
والإلكتروليتات هي مواد تحتوي على أيونات كيميائية حرة، تشكل وسطا ناقلا للكهرباء، حيث تنقل الكهرباء من البطارية إلى الجهاز الذي تمده بالطاقة، سواء كان هاتفا نقالا أو سيارة.
وفي عام 2017 طور جزء من هذا الفريق إلكتروليت آخر يعتمد على مركبات هيدروفلوروكربونية لدعم بطاريات الليثيوم، يتميز بكفاءة أكبر في العمل ضمن درجات حرارة منخفضة مع حركية عالية للكهرباء، لكن ظلت مشكلات السلامة وإعادة التدوير قائمة، حيث يمكن لتلك البطاريات أن تشتعل في بعض الحالات.
جزيئات جديدة
بحسب الدراسة الجديدة، فإنه بعد العمل 5 سنوات تبين أن مركّبين هما 1،1،1،2 رباعي فلورو الإيثان (TFE) وخماسي فلورو الإيثان (PFE)، يعدان اختيارا مثاليا لبطاريات أيون الليثيوم.
يحقق هذان المركبان ميزة إضافية من حيث السلامة وإعادة التدوير، كما أنهما مكونان رئيسيان في بعض طفايات الحريق، مما يعني أن هذه الجزيئات ليست فقط غير قابلة للاشتعال، بل لها أيضا خصائص ممتازة في إطفاء الحرائق.
وبحسب بيان صحفي أصدرته جامعة شيكاغو، فإن هذا الفريق يعمل الآن على اختبارات إضافية للبطاريات الجديدة، للتأكد من فاعليتها، يعقب العمل على إنتاجها للأسواق.