بطاريات من الأسمنت… حين تتحوّل منازلنا إلى مخازن هائلة للطاقة

بطاريات من الأسمنت

تعدّ مشكلة تخزين الطّاقة الكهربائيّة المتولّدة عن طريق المصادر المتجدّدة للطّاقة أحد أهمّ المصاعب الّتي تعوّق الاعتماد على مصادر متجدّدةٍ في توليد الطّاقة على نطاقٍ أوسع، إذ نحتاج في بعض الأحيان إلى بطاريات كبيرة الحجم وعالية التّكلفة لتخزين الطّاقة المتولّدة وبالتّالي تحتاج لشغل مساحاتٍ كبيرةٍ وسط منازلنا، وفي قلب بيئاتنا الحضريّة، فماذا لو تحوّلت المباني والمنازل والكتل الخرسانيّة بحدّ ذاتها إلى بطّاريّاتٍ عملاقةٍ لتخزين الطّاقة؟

ابتكر فريقٌ من الباحثين من قسمي الهندسة المعماريّة والهندسة المدنيّة في جامعة شالمرز للتّكنولوجيا بالسّويد (CUT) بطّاريّةً جديدةً قابلةً لإعادة الشّحن، تعتمد على الإسمنت بحيث يمكن أن تشكّل اللّبنات الأساسيّة لهياكل كاملةٍ، لتخزين الطّاقة الّتي تولّد باستخدام مصادر الطّاقة المتجدّدة.

استخدام المباني والكتل الخرسانيّة كمخازن عملاقةٍ للطّاقة
استخدام المباني والكتل الخرسانيّة كمخازن عملاقةٍ للطّاقة – مصدر الصّورة: https://scitechdaily.com/world-first-concept-for-rechargeable-cement-based-batteries-imagine-a-20-story-building-that-stores-energy-like-a-giant-battery/

تتكوّن بطاريات الإسمنت الجديدة بشكلٍ رئيسيٍّ من خليطٍ من مادّة الإسمنت مع إضافة كمّيّاتٍ صغيرةٍ من ألياف الكربون القصيرة بهدف زيادة الموصّليّة الكهربائيّة، وقوّة الانحناء للمادّة. كما قام الباحثون بدمج شبكةٍ من ألياف الكربون المطليّة بالمعادن استخدم فيها الحديد في قطب البطّاريّة الموجب (الأنود)، والنّيكل في القطب السّالب للبطّاريّة (الكاثود).

واستند الفريق إلى دراساتٍ سابقةٍ في إمكانيّة استخدام الخرسانة كوسيلةٍ لتخزين الطّاقة. ويدّعي الفريق أنّ النّماذج السّابقة من البطّاريّات الخرسانيّة كانت ضعيفة الأداء، وأنّ أداء الخليط الجديد المحسّن يجعله الأوّل من نوعه في العالم كما صرّحت إيما تشانج مؤلّفة الدّراسة في بيانٍ صحفيٍّ:

«أظهرت نتائج الدّراسات السّابقة الّتي تبحث في تقنيّة البطاريات الخرسانيّة أداءً منخفضًا للغاية، لذا أدركنا أنّه يتعيّن علينا التّفكير خارج الصّندوق ومحاولة التّوصّل إلى طريقةٍ أخرى لم تكتشف من قبل لإنتاج الأقطاب الكهربائيّة. تتميّز البطّاريّات الجديدة أيضًا بقابليّتها لإعادة الشّحن.»

أوضح الفريق إمكانيّة أن تُستخدم التّكنولوجيا يومًا ما بحيث تتيح استخدام المباني متعدّدة الطّوابق الّتي تتضاعف بشكلٍ أساسيٍّ كمخازن ضخمةٍ للطّاقة المتجدّدة. وبحيث تسمح لموادّ البناء في المستقبل أن تكون لها وظائف إضافيّةٌ. بل من المحتمل للتقنيّة في حال استخدامها مقترنةً بتقنيّاتٍ أخرى مثل ألواح أوريوس (AuREUS) الشّمسيّة الحائزة على جائزة جيمس دايسون للاستدامة، الّتي يمكن أن تحوّل نوافذ المباني الكبيرة إلى مولّدات طاقةٍ ثابتةٍ، أن تكون قادرةً على تحويل مدنٍ بأكملها إلى محطّات توليدٍ ضخمةٍ للطّاقة المتجدّدة.

نموذجٌ أوّليٌّ لبطّاريّةٍ مصنوعةٍ من الإسمنت صمّمها فريقٌ من الباحثين من جامعة شالمرز للتّكنولوجيا
نموذجٌ أوّليٌّ لبطّاريّةٍ مصنوعةٍ من الإسمنت صمّمها فريقٌ من الباحثين من جامعة شالمرز للتّكنولوجيا – المصدر: https://scitechdaily.com/world-first-concept-for-rechargeable-cement-based-batteries-imagine-a-20-story-building-that-stores-energy-like-a-giant-battery/

تتمتّع بطّاريّة فريق جامعة شالمرز الّتي تعتمد على الخرسانة بأداءٍ قويٍّ نسبيًّا، حيث أظهرت الاختبارات أنّ كثافة طاقة البطّاريّة بلغت 7 واط ساعة لكلّ مترٍ مربّعٍ من المادّة (أو 0.8 واط ساعة / لتر) خلال 6 دورات شحنٍ وتفريغٍ، أيّ ما يزيد بحوالي 10 مرّاتٍ عن البطّاريّة الخرسانيّة السّابقة -حيث تُستخدم كثافة الطّاقة للتّعبير عن سعة البطّاريّة-. ولا يعني هذا أنّها جاهزةٌ بالفعل للطّرح في الأسواق في الوقت الرّاهن، فلا يزال أداؤها أقلّ من أداء البطّاريّات التّجاريّة؛ الأمر الّذي يأمل الباحثون في التّغلّب عليه باستخدام المباني الخرسانيّة الضّخمة بدلًا من البطاريات صغيرة الحجم. لكن تظلّ مشكلة العمر الافتراضيّ الطّويل جدًّا للمباني الخرسانيّة مقارنةً بعمر البطّاريّات واحدةً من أبرز التّحدّيات الّتي تواجه استخدام النّوع الجديد من البطاريات. فبينما تُبنى البنية التّحتيّة لتدوم خمسين أو مائة عامٍ، فلسوف ينبغي تحسين البطّاريّات ليتماشى عمرها الافتراضيّ مع عمر المبنى، أو حتّى يكون من السّهل استبدالها وإعادة تدويرها عندما تنتهي مدّة خدمتها.

شارك المقال:
0 0 votes
Article Rating
1 تعليق
Oldest
Newest Most Voted
Inline Feedbacks
View all comments

تواصل معنا

«الباحثون المصريون» هي مبادرة علمية تطوعية تم تدشينها في 4/8/2014، بهدف إثراء المحتوى العلمي العربي، وتسهيل نقل المواد والأخبار العلمية للمهتمين بها من المصريين والعرب،

تابعنا على منصات التواصل الإجتماعي