الرئيسية - مساحة المقالات - علوم الطاقة - مقدمة عن البطاريات الفائقة Ultra Battery

مقدمة عن البطاريات الفائقة Ultra Battery

show_image

تختزن البطاريات كمية كبيرة من الطاقة ضمن حجمها صغير، لكن عملية شحنها تستغرق وقتا طويلاً، كما أنها تفقد قدرتها على التخزين بعد عدد معين من دورات الشحن والتفريغ، فضلاً على أن العديد منها غير صديق للبيئة بسبب المركبات الكيميائية السامة التي تدخل بنيتها.

بالنسبة للمكثفات الفائقة Ultra capacitor فهي لا تستغرق وقتاً طويلاً لإعادة شحنها ويمكن أن تحافظ على قدراتها تقريباً لعدد غير منتهٍ من دورات الشحن والتفريغ، بالإضافة إلى أنها مصنوعة من مواد غير سامة.

تحتاج المَركبات والسيارات الكهربائية والهجينة إلى ميزات كلتا هاتين التقنيتين، وفي الغالب تَستخدم مزيجاً من البطاريات والمكثفات الفائقة بهدف تأمين أطول فترة ممكنة من استخدام المركبة قبل الحاجة لإعادة الشحن، كما تستفيد من الطاقة الناتجة عن استخدام المكابح وتؤمن الاستطاعة العالية من أجل تسارعٍ أكبر.

شبكات التغذية الكهربائية للمدن القادرة على خزن الطاقة والمدعومة بالطاقة المتجددة لديها المكونات اللازمة للتفوق على محطات توليد الطاقة بالغاز الطبيعي أو الوقود، لكن بالنسبة للسيارات الكهربائية فهي بحاجة إلى الكثافة الطاقية العالية التي تتميز بها البطاريات بالإضافة للاستجابة الآنية عند طلب استهلاك الطاقة والعمر المديد الذي تتمتع به المُكثفات الفائقة.

استخدام توليفة البطاريات والمكثفات الفائقة يتطلب دارة تحكم تقوم بنقل الاستهلاك ما بين عناصر تخزين الطاقة. ولكن ماذا لو استطعت أن تجمع هذه العناصر في عنصرٍ واحد؟

ستحصل على أفضل مافي الاثنين: البطاريات الفائقة Ultra Battery. تم تطويرهذا النمط الجديد من البطاريات الذي يجمع ميزات البطاريات العادية والمكثفات الفائقة من قبل فريق من الرابطة العلمية في أستراليا ومنظمة البحوث الصناعية (CSIRO) وقد ولدت منها شركة Ecoult.

البطارية الفائقة هي عبارة عن بطارية تقليدية من الحمض والرصاص تتميز بوجود مكثفات فائقة مضمنة فيها.

تعاني بطاريات الحمض-رصاص من التكبرت (sulfation) حيث تتجمع بلورات من كبريتات الحديد على صفائح البطارية مؤديةً إلى انخفاض السعة الطاقية وزيادةً في المقاومة الداخلية. يحدث التكبرت بشكل طبيعي مع تقدم البطارية في العمر ولكن الوضع يصبح أسوأ عند إبقاء البطارية في حالة متوسطة ما بين الشحن الكلّي والتفريغ، لذلك يصبح من السهل أن نفهم لماذا تميل شركات الكهرباء ومصانع السيارات الكهربائية إلى استخدام بطاريات أيون الليثيوم Li-ion أو البطارية الهجينة نيكل-معدن NiMH بدلاً من بطاريات حمض-رصاص باهظة الثمن.

وفقاً لـ CSIRO و مهندسي Ecoult فإن استخدام مكثفات فائقة من الكربون بالتسلسل مع البطارية يخفف من التكبرت الذي تتعرض له صفائح المهبط. وقد أظهرت التجارب أن للبطارية الفائقة معدل تكبرت أقل بكثير مما أظهرته بطاريق الدورة العميقة Deep-cycle تحت الظروف نفسها.

تم إجراء اختبارات إضافية في مختبرات سانديا الوطنية، وأظهرت هذه الاختبارات أن البطارية الفائقة استطاعت أن تخدم عشر أضعاف المدة التي تخدمها البطاريات العادية عند استخدامها في شبكات التغذية، وكذلك الأمر عندما تم اختبارها في المَركبات الكهربائية، محققةً بذلك ما تحققه بطاريات نيكل-معدن ولكن بسعر أقل.

علاوةً على كل ما سبق، فإن ما يُميّز البطارية الفائقة أيضاً أنها غير قابلة للاشتعال ومصنوعة من مواد متوفرة وغير سامة وقابلة لإعادة التدوير بالكامل. البطارية الفائقة: آمنة، نظيفة، فعالة، موثوقة ورخيصة. ماذا يمكن أن تطلب أيضاً؟

إن مصادر الطاقة المتجددة مثل الرياح أو الشمس مُتقطّعة، وأحياناً تُقدّم أكثر من الحاجة. ببعض الأحيان لا تُلبّي الحاجة المطلوبة من الطاقة. إن شبكة تغذية ذكية تستطيع خزن الطاقة بفعالية عالية هي مستقبل الطاقات المتجددة.

المَركبات الكهربائية تتطلب بطاريات ذات سعة عالية، خفيفة الوزن ورخيصة الثمن. إن سعات التخزين الصغيرة نسبياً للبطاريات الفائقى هي التي تقف عائقاً أمام انتشار المركبات الكهربائية.

بينما يتابع البحث العلمي السعي في الوصول إلى البطارية المثالية، فإن بطارية حمض-رصاص المدعومة بالمكثفات الفائقة ستلبي المهام المطلوبة منها.

المصدر: اضغط هنا
يمكنكم أيضاً قراءة موضوعنا حول المكثفات الفائقة

عن ماريو رحال

ماريو رحال
مهندس طبي ومدون تقني. مدير موقع عالم الإلكترون.

اضف رد

لن يتم نشر البريد الإلكتروني . الحقول المطلوبة مشار لها بـ *

*

هذا الموقع يستخدم Akismet للحدّ من التعليقات المزعجة والغير مرغوبة. تعرّف على كيفية معالجة بيانات تعليقك.

x

‎قد يُعجبك أيضاً

قانون مور

قانون مور