يمكن لبطاريات الليثيوم الجوية تخزين الطاقة للسيارات والمنازل والصناعة

واحدة من البدائل التي تجري دراستها اليوم في أجزاء كثيرة من العالم هي بطارية ليثيوم الهواء. تم تقديم بعض الجهود البرازيلية في البحث عن مثل هذا الجهاز في اليوم الثاني من أسبوع FAPESP في لندن ، الذي عقد في 11-12 فبراير 2019.

وقال روبنز ماسيل فيلهو "هناك الكثير من الحديث اليوم عن السيارات الكهربائية. بعض الدول الأوروبية تفكر في حظر محركات الاحتراق. بالإضافة إلى ذلك ، تحتاج المصادر المتجددة مثل الطاقة الشمسية إلى بطاريات لتخزين ما يتم توليده خلال اليوم من خلال الإشعاع الشمسي". أستاذ في كلية الهندسة الكيميائية بجامعة كامبيناس (UNICAMP).

تستخدم بطارية الليثيوم والهواء ، التي تعمل حاليًا فقط على نطاق المختبر ، الأكسجين المحيط ككاشف. تخزن البطارية طاقة إضافية من خلال تفاعل كهروكيميائي ينتج عنه تكوين أكسيد الليثيوم.

"إنها طريقة مستدامة لتخزين الطاقة الكهربائية. مع التقدم ، يمكن أن تدعم العديد من دورات التفريغ / الشحن. لديها إمكانات كبيرة لاستخدامها في النقل ، في المركبات الخفيفة والثقيلة على حد سواء. كما يمكن أن تعمل في شبكات توزيع الطاقة الكهربائية ،" قال الباحث.

لكن تحويل التجارب إلى منتجات قابلة للتطبيق تجاريا يشمل فهم أساسيات التفاعلات الكهروكيميائية التي تحدث في هذه العملية.

وقال ماسيل ، مدير مركز ابتكار الطاقة الجديدة (CINE): "إنه يتطلب أيضًا تطوير مواد جديدة تتيح لنا الاستفادة من ردود الفعل المرغوبة وتقليل أو تجنب ردود الفعل غير المرغوب فيها". مع وحدات في UNICAMP ، ومعهد أبحاث الطاقة النووية (IPEN) ومعهد São Carlos للكيمياء في جامعة ساو باولو (USP) ، يتم دعم المركز من قبل FAPESP و Shell ضمن نطاق برنامج مراكز البحوث الهندسية (ERC).

ومضى لشرح أن بعض الظواهر يجب مراعاتها في الأوبردو ، أو بعبارة أخرى ، في الوقت الحقيقي. "الفكرة هي تتبع ردود الفعل التي تحدث في التجارب الديناميكية والأنواع الكيميائية المختلفة التي يتم تشكيلها ، حتى لو كانت مؤقتة.

خلاف ذلك ، تضيع بعض مراحل العملية وتصبح البطارية غير فعالة من حيث وقت الشحن ومدة الشحن. "

لإجراء هذه القياسات ، يستخدم الباحثون المختبر الوطني للضوء السنكروترون (LNLS) في المركز البرازيلي لأبحاث الضوء في الطاقة والمواد (CNPEM) ، الموجود في كامبيناس.

مشروع آخر قدم خلال الدورة شمل بطاريات الكبريت والهواء. على الرغم من عدم كفاءتها ، فهي غير مكلفة وتخزين الطاقة لعدة ساعات. وقال نايجل براندون الاستاذ في امبريال كوليدج "يمكنهم تخزين الطاقة لمدة تصل إلى 24 ساعة بتكلفة منخفضة للغاية. مكوناته الرئيسية هي الكبريت والصودا الكاوية وهي رخيصة للغاية. ولهذا السبب نستثمر فيها."

بسبب هذه الخصائص ، يمكن استخدام بطاريات الكبريت في المنازل أو الأعمال التجارية. ومع ذلك ، يعتقد براندون أن أكبر إمكاناتهم تتمثل في محطات شحن السيارات الكهربائية ، والتي ستصبح أكثر شيوعًا بسبب الهدف الأوروبي المتمثل في خفض انبعاثات الكربون بنسبة 80٪ بحلول عام 2050.

وقال جيف رودجرز من جامعة برونيل بلندن ، منسق الجلسة: "من المهم التأكيد على حقيقة أن مشاريع البطاريات المختلفة لا تتنافس مع بعضها البعض بل تكمل بعضها البعض".

الشمس والهيدروجين والوقود الحيوي

تعد البطاريات الأكثر كفاءة مهمة بشكل خاص في السيناريو الذي يتوقع فيه زيادة استخدام الطاقة الشمسية. سوف يتطلب الإشعاع الشمسي الذروة خلال اليوم الحاجة إلى تخزين فعال للطاقة حتى يمكن الاستغناء عنه في الليل.

تحدث ماسيل أيضًا عن مشروع في CINE لتطوير خلايا كهروضوئية أكثر كفاءة يمكن استخدامها في المستقبل لتحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء وكذلك للحصول على المنتجات الكيميائية ، أو حتى الهيدروجين من التحلل المائي بالماء.

الهيدروجين السائل هو وقود فعال للغاية ، لكن إنتاجه يستلزم تكاليف طاقة عالية. إنه أحد الخيارات التي يتم النظر فيها في المملكة المتحدة لأن الوقود الحيوي غير قابل للتطبيق كما هو الحال في البرازيل.

"نحن نبحث عن إنزيمات بكتيرية جديدة لأكسدة اللجنين ، وهو بوليمر عطري يتكون من أكثر من 25٪ من جدران الخلايا النباتية ويشكل جزءًا من بقايا إنتاج الوقود الحيوي. والهدف هو تطوير منتجات جديدة مثل الوقود الحيوي والبلاستيك الجديد قال تيموثي بوج من جامعة وارويك: