التنقل الكهربائي، تخيل مستقبلًا بدون النيكل والكوبالت

تمثل بطاريات الليثيوم الهوائية حلاً محتملاً لتنقل كهربائي أكثر استدامة.دراسة حديثة تفتح سيناريوهات تطوير جديدة.

كيفية صنع التنقل الكهربائي للمستقبل أكثر فأكثر مستمر؟أحد المسارات التي تم اتباعها بتصميم أكبر في السنوات الأخيرة يهدف إلى تقليل الاعتماد على المواد الحرجة, بدءاً من النيكل والكوبالت.وفقا لبيانات من بلومبرجNEF، سيرتفع الطلب على المعادن في صناعة التنقل الكهربائي – بحلول عام 2030 – من 4.2 مليون طن حاليًا إلى ما يقرب من 14 مليون طن.

أيضا اثنان من الإيطاليين في فريق البحث

يتم تمثيل الحل المحتمل بواسطة بطاريات الليثيوم الهواء, ، يتكون من قطب معدني سالب وقطب موجب يستخدم الأكسجين الموجود في الغلاف الجوي كمادة نشطة.الحل الذي يتمتع حاليًا بميزة كبيرة وعيوب كبيرة:إلى واحدة ضخمة كثافة الطاقة, ، في الواقع، يرافق واحد سرعة الشحن منخفضة للغاية.

وقد ركز عمل مجموعة البحث الدولية التي شاركوا فيها على هذا الجانب تحديدًا ماركو لاجنوني و أنطونيو بيرتي, على التوالي باحث وأستاذ مشارك في الهندسة الكيميائية في قسم الهندسة المدنية والصناعية في جامعة بيزا.ويوضح الباحثون أن بطاريات الليثيوم-الهواء "تضمن كثافة طاقة عالية ويمكن استخدامها في المستقبل في السيارات الكهربائية، مما يجعلها أكثر استدامة من وجهة نظر بيئية".لكنها اليوم لم تصل بعد إلى الأداء المناسب لاستخدامها العملي، خاصة فيما يتعلق بمرحلة الشحن.وهي عقبة يمكن الآن التغلب عليها قريبًا بفضل النتائج التي تم الحصول عليها بالتعاون مع زملاء من جامعتي أكسفورد ونوتنجهام".

تحدي مهم لمستقبل التنقل الكهربائي

لقد اكتشفت مجموعة البحث في الواقع سبب استدعاء المحفزات الحالية وسطاء الأكسدة والاختزال وتستخدم لشحن هذا النوع من البطاريات، ولا يمكن ضمان سرعة شحن عالية؛ما يحد من أدائها هو حقيقة أن الحد الأقصى لسرعة الشحن يعتمد على الإمكانات الكهربائية من وسيط الأكسدة.بعد ما يقرب من ثلاث سنوات من العمل، قام ماركو لاجنوني وأنطونيو بيرتي بتطوير آلهة النماذج العددية متطورة وفريدة من نوعها، يمكن من خلالها التنبؤ بأداء الطاقة للأقطاب الكهربائية من خلال محاكاة عملية الشحن باستخدام وسطاء الأكسدة والاختزال.

وقد سلط هذا الضوء على أن هناك ظواهر أخرى، بالإضافة إلى حركية التفاعل، والتي يمكن أن تزيد من إبطاء الشحنة، والتي يجب معالجتها بنفس الاهتمام للتغلب على القيود الحالية وتحسين التكنولوجيا.والآن تم نشر النتائج التي تم الحصول عليها من هذه الدراسة في المجلة الأكاديمية كيمياء الطبيعة, ، سيسمح لك بتوجيه بحثك نحو إنشاء فئات جديدة وسطاء الأكسدة والاختزال واستخدام مواد مختلفة من تلك المستخدمة حتى الآن.ومن المتوقع أن يكون التحدي صعباً، لكنه يمثل فرصة عظيمة لاستكشاف اتجاهات بحثية جديدة قادرة على رفع مستوى استدامة التنقل الكهربائي.