العلماء يستخدمون فطر عيش الغراب في صناعة البطاريات

12 أبريل , 2016

عن الكاتب

مهندس مدني حر وعضو في فريق نقطة

شاركها

مصدر المقال

المصدر

الرابط المختصر لهذا المقال

http://nok6a.net/?p=17979

هل تخيلت من قبل أن تحمل هاتفاً ذي بطارية مصنوعة من فطر عيش الغراب الذي تأكله على البيتزا بين الحين والآخر؟ بل، هل تخيلت أن هذا قد يحمي بطارية هاتفك المحمول من التحلل بمرور الزمن؟ الباحثون في كلية الهندسة في جامعة كاليفورنيا، تخيلوا ذلك.

في العشر سنين القادمة سوف يزيد عدد السيارات الكهربائية وأجهزة المحمول بشكل متعاظم، وهذا سوف يجعل الضغط على البيئة يثقل بشكل مخيف، إذا  بقيت تكنولوجيا البطاريات كما هي دون تطوير، ولذلك قرر فريق الباحثين إيجاد بدائل أكثر قدرة على الاحتمال من المواد المكونة حالياً للبطاريات، وقد نجحوا بفعل ذلك عبر جلود توع من فطر عيش الغراب يسمى “بورتبيلو”، وهذه الخطوة لن تقلل العبء الاقتصادي والبيئي فقط عنا، ولكنها سوف تنتج أيضاً بطاريات تستطيع زيادة قدرتهابمرور الزمن.

البطاريات تتكون من ثلاثة مكونات أساسية، القطب السالب (الكاثود)، والقطب الموجب (الأنود)، ومادة سائلة أو صلبة تفصل بينهما (الإلكتروليت)، يستخدم الجرافيت الصناعي عادة ليكون الأنود في بطاريات الليثيوم الأيونية التقليدية، لكن هذه المادة تتطلب استخدام الكيماويات مثل حمض الهيدروفلوريك وحمض السلفوريك، وذلك من أجل التنقية والتحضير، وهذه العمليات لا تكلف الكثير فقط، وإنما تنتج نفايات خطيرة تضر بالبيئة، ويتوقع أن يحتاج العالم ما يقرب من 900 ألف طناً من الجرافيت الخام لتصنيع أقطاب البطاريات لحوالي 6 ملايين مركبة كهربائية سوف يتم بناؤها بحلول العام 2020.

وفي ظل زيادة احتياج العالم المحموم للبطاريات، فإن توافر بديل عن الجرافيت، أرخص وأكثر قدرة على التحمل سوف يكون عظيماً، ولذلك بحث العلماء عن مصدر طاقة بيولوجي مستمد من الكائنات الحية أو غير الحية، بسبب كونه صديقاً للبيئة ورخيص، وارتفاع محتواه الكربوني.

انجذب المهندسون لاستخدام فطر عيش الغراب كنموذج لمصدر طاقة بيولوجي بسبب الأبحاث السابقة التي وجدت أنه ذو مسامية عالية، ما يعني وجود الكثير من المساحات الصغيرة ليمر منها السائل أو الهواء، وهذه المسامية مهمة للبطاريات لأنها توفر مساحة أكبر لتخزين ونقل الطاقة، والذي يعد عاملاً بالغ الأهمية لتحسين أداء البطارية.

بالإضافة إلى ذلك، فإن ارتفاع مستويات أملاح البوتاسيوم يسمح بزيادة المادة النشطة في الإلكتروليت بمرور الوقت، وذلك بتنشيط مسام أكثر، مما يزيد قدرتها تدريجياً.

الأنود التقليدي الجرافيتي يسمح لليثيوم بالوصول بشكل كامل لمعظم المادة خلال الدورات القليلة الأولى، ما يجعل قدرة البطارية تخفت بسبب تلف القطب، أما بالنسبة لقطب فطر عيش الغراب، فإنه يمكن بعد التحسينات أن يستبدله، كما إنه يوفر طريقة حرة لجمع التيار.

وقد قال برينان شامبل طالب الدراسات العليا في برنامج هندسة وعلوم المواد في جامعة كاليفورنيا أنه مع وجود هذه المواد في البطارية، فإن الهواتف المحمولة المستقبلية سوف تشهد زيادة في وقت تشغيلها بعد العديد من مرات الاستخدام.

وقد أضاف بروفيسور الهندسة الميكانيكية وعلوم المواد جنكيز أوزكان، أن الهندسة النانو كربونية المشتقة من مواد بيولوجية مثل فطر عيش الغراب يمكن أن تعتبر بديلاً أخضر قوي التحمل عن أقطاب الأنود المصنوعة من الجرافيت، فالذرات التي تتشكل هندسياً على شكل أشرطة نانوية  تتحول بعد المعالجة الحرارية إلى شبكة مسامية متداخلة، وهو الشئ المهم لأقطاب البطاريات، لأن هذه الشكل الهندسي يقدم لنا مساحة سطح غاية في الاتساع لتخزين الطاقة، ويحسن أداء البطارية بشكل عظيم.

عن الكاتب

مهندس مدني حر وعضو في فريق نقطة

شاركها