أظهرت دراسة علمية حديثة أجراها مركز التميز في الطاقة المتجددة وتقنيات التخزين “CREST” التابع لجامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية “كاوست”، أن هناك إمكانية كبيرة لتحسين أداء البطاريات المائية القابلة لإعادة الشحن باستخدام إضافات كيميائية بسيطة ومنخفضة التكلفة.
الدراسة التي نشرتها المجلة العلمية المرموقة Science Advances، تناولت التحديات الجزيئية التي تعيق قدرة هذه البطاريات على تقديم أداء طويل الأمد وفعال من حيث التكلفة.
الماء.. عامل خفي
توصل الفريق البحثي إلى أن جزيئات الماء غير المرتبطة داخل البطارية – والمعروفة باسم “المياه الحرة” – تسهم في تقليل كفاءة البطارية من خلال تفاعلات كيميائية جانبية غير مرغوبة تؤدي إلى تلف الأنود “المصعد”، وهو الجزء المسؤول عن توليد الطاقة وتخزينها، هذه التفاعلات تقلل من عمر البطارية وتحد من قدرتها على العمل في أنظمة تخزين الطاقة المستدامة.
كبريتات الزنك
الدراسة بينت أن إضافة أملاح مثل كبريتات الزنك إلى مكونات البطارية المائية تقلل بشكل كبير من كمية المياه الحرة، مما يقلل بدوره من التفاعلات الضارة، ووفقًا للبروفيسور حسام الشريف، رئيس مركز “CREST” وقائد الفريق البحثي، فإن أيونات الكبريتات تعمل كـ”لاصق للماء”، أي أنها تثبت جزيئات المياه وتحد من حركتها الحرة، ما يؤدي إلى تقليل التفاعل مع مكونات البطارية الأخرى ويطيل عمر المصعد.
تأثير عالمي
رغم أن الجزء الأكبر من التجارب ركز على بطاريات تحتوي على كبريتات الزنك، إلا أن الفريق أشار إلى أن النتائج الأولية أظهرت تأثيرًا مشابهًا عند استخدام معادن أخرى كمصاعد، هذا يعني أن أملاح الكبريتات يمكن أن تمثل حلًا عالميًا لزيادة عمر البطاريات المائية القابلة لإعادة الشحن، ما يفتح آفاقًا جديدة في تطوير حلول تخزين طاقة آمنة واقتصادية.
حل اقتصادي ومستدام
الدكتور يونبي زو، أحد الباحثين المشاركين في الدراسة، أشار إلى أن أملاح الكبريتات تتسم بانخفاض تكلفتها، وتوافرها الواسع، واستقرارها الكيميائي، ما يجعل من هذا الابتكار قابلًا للتطبيق على نطاق صناعي واسع.
وتزداد أهمية هذا الحل مع تصاعد الاهتمام العالمي بالبطاريات المائية كبديل آمن وصديق للبيئة عن بطاريات الليثيوم، خصوصًا في مشاريع دمج الطاقة الشمسية ومصادر الطاقة المتجددة في الشبكات الكهربائية.
فرص استثمارية واعدة
مع توقعات أن يتجاوز حجم سوق البطاريات المائية القابلة لإعادة الشحن أكثر من 10 مليارات دولار بحلول عام 2030، فإن تطبيق هذه الدراسة قد يسهم في تعزيز الريادة السعودية في تقنيات تخزين الطاقة المتجددة، ويدعم رؤية المملكة في التحول إلى اقتصاد مستدام منخفض الانبعاثات، خاصة في ظل الحاجة المتزايدة إلى تقنيات تخزين أكثر أمانًا وأقل تكلفة.
