سيحل المغنيسيوم محل الليثيوم في البطاريات

اقترح باحثون من معهد تويوتا (أمريكا الشمالية) ابتكار بطاريات مصنوعة من المغنيسيوم. ووفقًا للمهندسين، يُعد هذا العنصر مناسبًا تمامًا للبطاريات، بالإضافة إلى أنها أكثر أمانًا وكفاءةً مقارنةً ببطاريات الليثيوم أيون، ومناسبة لمختلف الأجهزة، من الهواتف إلى السيارات.

الليثيوم قابل للاشتعال بشدة عند تعرضه للهواء، لذا قد تكون البطاريات المصنوعة منه خطرة. لتحسين سلامة بطاريات أيونات الليثيوم، استُخدمت طريقة لدمج الليثيوم مع قضبان الجرافيت لتقليل عدد الأيونات، مما ساهم في خفض الكثافة والحد من كمية الطاقة المخزنة.

يعد المغنيسيوم عنصرًا أكثر استقرارًا، خاصة عند التفاعل مع الهواء، كما أنه يستهلك طاقة أكبر من الليثيوم، ولكن إنشاء إلكتروليت باستخدام المغنيسيوم يمكنه نقل الطاقة بشكل فعال أثبت أنه يمثل تحديًا كبيرًا.

تغير الوضع جذريًا عندما سمعت رنا مهتدي، العالمة البارزة في تويوتا، زملاءها يناقشون مشاكل ابتكار إلكتروليت قادر على نقل الطاقة دون تدمير المغنيسيوم، مما قادها إلى فكرة تطبيق خصائص المواد المستخدمة لتخزين الهيدروجين على بطارية المغنيسيوم. شاركت رنا مهتدي أفكارها مع زملائها، وبدأ العلماء على الفور أبحاثًا لاختبار فرضية مهتدي.

وفقًا لرئيس فريق أبحاث تويوتا، لا يُمكن نسب هذا الاكتشاف لشخص واحد، بل هو نتاج عمل العديد من الباحثين في المعهد ضمن فريق واحد. وقد أعد الباحثون بالفعل وصفًا لعملهم ونشروه في إحدى المنشورات العلمية. ويأمل مهندسو تويوتا أن يُساعد اكتشافهم علماء آخرين على تطوير بطاريات قائمة على المغنيسيوم، مناسبة للاستخدام اليومي، وأن تحظى بشعبية لا تقل عن بطاريات أيونات الليثيوم الحالية.

وفقًا للخبراء، لم تتمكن البطاريات القائمة على المغنيسيوم من استغلال إمكاناتها بالكامل نظرًا لاعتمادها على أنظمة الكلوريد. تميّزت الإلكتروليتات بثبات أنودي كبير، إلا أن تلف المكونات المعدنية أدى إلى انخفاض في أداء البطارية. استخدم متخصصو تويوتا أنيونات مجموعة البورون، مونوكربوران، التي تُنتج نوعًا بسيطًا من ملح المغنيسيوم متوافق تمامًا مع المغنيسيوم المعدني، وأظهرت البطارية استقرارًا تأكسديًا يفوق بكثير استقرار مذيبات الأثير. تتيح الطبيعة السلبية وغير العدوانية لإلكتروليت المغنيسيوم توحيد طرق اختبار الكاثود المستخدم في البطاريات المسطحة القياسية. يفتح هذا الاكتشاف آفاقًا جديدة للباحثين في تطوير إلكتروليتات المغنيسيوم وتطبيقاتها.

لا يزال هناك الكثير من العمل الذي يتعين على الباحثين القيام به قبل تطوير بطاريات تعتمد على المغنيسيوم، حيث تشير التقديرات الأولية إلى أن مثل هذه البطاريات سوف تظهر خلال 15 إلى 20 عامًا.

[ 1 ]، [ 2 ]