القائمة القائمة

يمكن لبطارية الجرافين التابعة لناسا أن تتفوق على الليثيوم في ثورة المركبات الكهربائية

كانت ناسا تختبر بطارية جرافين جديدة يمكنها يومًا ما أن تشغل طائراتنا الكهربائية ومركبات الطرق بشكل مستدام.

هل وجدنا بالفعل التقدم الطبيعي وراء بطاريات الليثيوم EV ، على الرغم من أنها لم تحل محل الغاز بعد؟ ربما هو الجواب.

بالإضافة إلى مساعيها الفضائية ، فإن وكالة ناسا منشغلة بتعزيز الإنسانية ونحن نسعى جاهدين لحل أكبر مشاكلنا.

في الهدف النهائي المتمثل في تجنب التحولات التي لا رجعة فيها في مناخنا ، هناك العديد من الأشياء التي يجب أن تحدث وإنشاء أشكال نقل مستدامة وبأسعار معقولة هي أيضًا إحدى هذه المعضلات التي يجب علينا حلها.

بينما تعتمد خارطة الطريق الخضراء الخاصة بنا حاليًا على المركبات الكهربائية - التي يتم تشغيلها إلى حد كبير بواسطة الليثيوم أو بطاريات الكوبالت - والتطورات في الوقود الحيوي، ناسا تعمل على شيء أكثر شمولاً: بطارية ثورية مصنوعة من الجرافين تسمى سابرز.

يشير الاختصار إلى بطاريات بنية الحالة الصلبة لتحسين قابلية إعادة الشحن والسلامة ، ويتضمن تطوير الكأس المقدسة لجميع وحدات الطاقة. من المفترض أنه يمكن أن يجعل الطيران الكهربائي ممكنًا ، وسيؤثر على كل شيء بدءًا من وسائل النقل العام إلى الهواتف وأجهزة الكمبيوتر المحمولة الخاصة بنا.

تم تطوير SABERS في مركز أبحاث في كليفلاند ، أوهايو ، وقد تخلص من جميع المواد السامة والخطيرة التي تجعل البطاريات الكهربائية الحالية محفوفة بالمخاطر أو غير فعالة لاستبدال الوقود الأحفوري ، وبالتأكيد لقيادة طائرة مليئة بأكثر من 100 شخص ، على سبيل المثال.

بالنسبة للسياق ، يتطلب متوسط ​​747 طيارًا كثافة طاقة لا تقل عن 480 وات / ساعة لكل كيلوجرام وأفضل ما يمكن أن تقدمه بطارية الليثيوم هو حوالي 260 واط / ساعة لكل كيلوغرام.

تتكون بطاريات الأيونات الموجودة في المركبات الهجينة الحالية من ثلاثة أجزاء: الجزء العلوي عبارة عن كاثود (مصنوع من الليثيوم والكوبالت) ، وحشو يتكون من إلكتروليت قابل للاشتعال ، والقطب الكهربائي في الجزء السفلي مصنوع بشكل عام من الجرافيت.

تسمح التفاعلات الكيميائية بين هذه المكونات للبطاريات بشحن وتخزين وتوصيل الكهرباء بشكل فعال ، ولكنها تفشل في أي مكان بالقرب من نفس كفاءة الوقود الأحفوري. دراسة 2016 من وزارة الطاقة الأميركية اقترح علينا "ثلاثة عقود" من سد الفجوة باستخدام مصدر الطاقة هذا.

بخلاف هذه العوائق ، لا توجد صيغة ثابتة لها إعادة التدوير بأمان البطاريات والمعادن الأرضية النادرة اللازمة لبناءها هي سبب دائم ل التوتر الجيوسياسي.

يتم تشكيل نماذج أولية لـ SABERS: معدن الليثيوم (بدلاً من الأيونات التي تشبه الهلام) ، وكاثود من الكبريت والسيلينيوم مرتبة في شبكة الجرافين ، وخاصية غير محددة لوكالة ناسا وهي صلبة وخالية من المكونات القابلة للاشتعال في أيونات الليثيوم .

أظهرت الاختبارات الأولية كثافة طاقة مثيرة للإعجاب تبلغ 500 واط / ساعة لكل كيلوغرام ، وهو ما يتجاوز الحد الأدنى لمتطلبات الرحلات التجارية. لم تتجاوز درجات الحرارة التشغيلية 302 فهرنهايت بأقصى طاقتها ، ووجد الباحثون أنها تتطلب تبريدًا أقل بكثير من أيون الليثيوم أيضًا.

قد يعني هذا على الأرجح أننا وجدنا طريقًا واعدًا بعيدًا عن الاستخدام المتواصل للوقود الأحفوري أكثر من الليثيوم ، وقبل أن تحدث البطاريات الأيونية تأثيرًا كبيرًا.

قال د. ماثيو تي ماك داويل من معهد جورجيا للتكنولوجيا.

من المريح معرفة أن وضع رجل على القمر لا يشغل بالنا من جميع من وقت وجهد وكالة الفضاء. لدينا مشكلة أو مشكلتان كبيرتان تحتاجان إلى الإصلاح هنا أولاً.

إمكانية الوصول