سعيًا منّا للحفاظ على الحضارة الإنسانية، يُحاول العلماء البحث عن مصادر الطاقة النظيفة وتسخيرها لتحل محل الوقود الحفري الذي يُلوث الغلاف الجوي. ويُمكن للطاقة الشمسية وطاقة الرياح أن توفر كل الطاقة اللازمة، ومع ذلك ستكون هناك حاجة لتخزين الطاقة عندما تكون الشمس غير مشرقة والرياح لا تهب.
تُعد البطاريات العضوية بديلًا أكثر أمانًا وأقل تكلفة لبطاريات أيونات الليثيوم وبطاريات الفاناديوم لتخزين الطاقة المتجددة على نطاق واسع. وقام الباحثون بجامعة Harvard بتصميم وبناء مركب عضوي جديد يمكنه تخزين الطاقة الكهربائية وله عمر أطول من البطاريات المستخدمة سابقًا، فقد اكتشف العلماء عمليات تحلل الجزيئات في هذه البطاريات، ثم أنشأوا جزيئات جديدة أكثر استقرارًا تتفادى هذه المشكلة.
كانت البطاريات القديمة ذا عمر طويل نسبيًا وجهد منخفض مما يؤدي إلى انخفاض الطاقة المخزنة في كل جزئ، وبالتالي ارتفاع تكلفة كمية الطاقة المخزنة. أما البطارية الحديثة فتتمتع بالاستقرار على المدى الطويل وتأتي في أكثر من فولت، وتعتبر أول بطارية قائمة على أساس عضوي تلبي جميع المعايير الفنية للتنفيذ العملي.
إن جزيء الـMethuselah هو quinone مُعدل، وهو جزيء وفير يتكون طبيعيًا وجزء لا يتجزأ من العمليات البيولوجية، مثل: التمثيل الضوئي والتنفس الخلوي. وفي تجارب المختبرات، كان لجزيء Methuselah معدل خفوت أقل من 0.01% في اليوم وأقل من 0.001 % لكل دورة شحن/ تفريغ، وتستقر إلى أقل من 3% انحلال على مدار السنة، مما يعني عملية ناجحة لعشرات الآلاف من الدورات. وقد أثبت Methuselah أيضًا أنه قابل للذوبان بدرجة عالية، مما يعني أنه يمكنه تخزين المزيد من الطاقة في مساحة أصغر. وهو يعمل في محلول قلوي ضعيف؛ مما يقلل من تكلفة البطارية عن طريق استخدام مواد غير مكلفة وغشاء بوليمر غير مكلف لفصل الأطراف الموجبة والسالبة.
قال ديفيد كوابي (David Kwabi) وهو زميل ما بعد الدكتوراة في مدرسة بولسون للهندسة والعلوم التطبيقية (SEAS) والمؤلف المشارك الأول لورقة البحث: “يوضح هذا البحث إمكانيات المواد العضوية ويُظهر أن الجزيئات العضوية هي بديل قابل للتطبيق، طويل الأمد وفعّال من حيث التكلفة لبطاريات الفاناديوم باهظة الثمن”. وقال ايمري جيوك (Imre Gyuk) وهو مدير برنامج تخزين الكهرباء في وزارة الطاقة: “يمثل هذا العمل الهام تقدمًا كبيرًا نحو البطاريات ذات التكلفة المنخفضة والبطاريات طويلة الأمد، وهناك حاجة إلى مثل هذه الأجهزة للسماح للشبكة الكهربائية لاستيعاب كميات متزايدة من الجيل الأخضر المتغير والمتجدد”. كما تم دعم هذا البحث من قبل برنامج وزارة الطاقة الأمريكية التابع لبرنامج تخزين الطاقة الكهربائية، ومن قِبل وكالة مشاريع الأبحاث المتقدمة والطاقة، وصندوق الابتكار في الدنمارك، ومركز Massachusetts للطاقة النظيفة ومدرسة هارفارد للهندسة والعلوم التطبيقية.
كتابة: آية أحمد
مراجعة: أحمد علاء
تصميم: أمنية عبد الفتاح
تحرير: هدير رمضان
