الاسلاك الثانويه

قامت مجموعةُ مِنَ الباحثين بإيجادِ طريقةٍ جديدةٍ لِجعلِ البطارياتِ القابلةِ للشَحنِ تدومُ للأبد.
غالباً ما تصبحُ بطاريةُ جهازكَ الذكي غير نافعةٍ بعد مرورِ ثلاثِ سنواتٍ على استعمالها. بِذلك تُصبِحُ أنتَ بحاجةٍ لتبديلِ البطاريةِ أو الجهازِ، ولكن لا تقلق فيمكنكَ بناءً على هذهِ الدراسة الاحتفاظُ ببطاريتكَ وبنفس الكفاءةِ لمدةٍ طويلةٍ جداً.
نعلمُ أن معظمَ أجهزتِنا الحديثة (هواتف ذكية، تابلت ، حواسيب محمولة، سيارات كهربائية.....الخ) تعتمدُ على بطارياتِ الليثيوم ايون التي تحوي قطبين احدهما سالب (انود) تنطلق منه الالكترونات ، والآخر موجب (كاثود) يتلقى الالكترونات.
تفقدُ هذه البطاريات كفاءتَها عند إعادةِ شحنها وتفريغها لمئات المرات وذلك بسبب التسريب الحاصل عند القطب السالب.
قامَ الباحثون منذ عدةِ سنواتٍ بتجربة الاسلاكِ النانوية المصنوعة من أنواعٍ مختلفةٍ من المعادن، كبديلٍ للقُطب السالب المستخدم في بطاريات الليثيوم ايون. و برغم من أن هذا الامر يتطلبُ عددًا كبيرًا من الاسلاكِ النانويةِ إلا أن هذه البطاريات ستصبحُ أصغر حجماً وأكثر كفاءةً. لكن المشكلة تكمُن في أن تلك الاسلاكِ النانويةِ وحدها لن تكونَ الحل ليدومَ قطبُ البطاريةِ طويلاً.
السببُ في ذلك يعودُ إلى أنهُ عند تخزينِ الطاقةِ في البطاريةِ يتم طلاء هذه الاسلاكِ بطبقةٍ من ثاني أكسيدِ المنغنيز، وفي حال إعادةِ شحنِ وتفريغِ البطاريةِ عدة مرات يبدأُ هذا الطلاء وحتى الاسلاك النانوية بالتكسرِ والتساقطِ بسببِ هشاشتِها وضعفِها، وطبعاً يجبُ أن تحلَ هذه العناصرُ كبديلٍ عن الليثيوم في بطارياتِ الليثيوم أيون، وهو ما يجعلُ تلك البطارياتِ بلا فائدة. وهذا ما جعلَ احدى طالباتِ الدكتوراه في جامعةِ كاليفورنيا في إيرفن "مايا لو تاي" (Mya Le Thai) تقوم بدراسة جعل هذه الاسلاك أقل هشاشة.

الحل المُحتمل:
اكتَشفت مايا لو تاي طريقةً جديدةً تطيلُ عُمرَ هذه البطارياتِ، وذلك بصناعة هذه الاسلاك من الذَهب (بدلاً من المعادن القابلة للتآكل)، و من ثُمَ طلاءُ هذه الأسلاك الذهبية بطبقةٍ من ثاني أُكسيد المنغنيز ومن ثُمَ تغليفِ هذه البُنية بِهُلامٍ من نوعٍ خاص.

يعملُ هذا الهُلام كمحلولٍ كهربائي، ويحتوي على ايوناتٍ غير معدنية (جزيئات مشحونة) يُمكنها أن تنقُل الشُحنات الكهربائية، يقولُ جورج كرابتري (George Crabtree) وهو باحث في مركز البحوث في شيكاغو:" قامَ الباحثونَ باستخدامِ هُلامٍ ناقلٍ ليحلَ محلَ السوائل الكهرلية القابلةِ للاشتعالِ المستخدمة في البطاريات، ولكن هذهِ هي المرة الأولى التي يُستخدمُ بها هُلامٌ لطلاءِ الاسلاكِ النانوية".
قامت لو بصنعِ زوجٍ من الأقطابِ السالبةِ لاختبارها، يتكونُ كل واحدٍ منها من 375 سلكً نانويً مزدوجً، تَمَ إجراء شحن وتفريغ هذه البطارية حتى 200000مرة وذلك لمدة 3 أشهر، وبالرغم من ذلك فإن معظمَ هذه الاسلاك كانت سليمةً وهو ما يعتبرُ تحسناً ملحوظاً بالمقارنة مع الحد السابق الذي كان لا يتجاوز 5000 او 6000مرة.
يقول ريجنالد بينر (Reginald Penner) رئيس قسم الكيمياء في جامعة كاليفورنيا في إيرفن:" كنا ننظرُ إلى هذه الاسلاكِ تحت المجهر الالكتروني وكأن أُكسيد المنغنيز لايتهشم على الأطلاقِ، يبدو أن هذا الهُلام كان يقومُ بعملية تخفيفٍ للأوكسيدِ، الأمر الذي يُحافِظ ُعلى هذه الاسلاكِ من الكسر".
يعتبر هذا العمل خطوةٌ إلى الامامِ من أجلِ الوصولِ إلى بطارياتٍ تستخدمُ الاسلاكَ النانوية لتحقيق غاية البحث وهو الحصولُ على بطاريات دائمةٍ، وطبعاً يختلفُ أسلوب العمل للحصول على هذه البطاريات في المخابر عما يجب اتباعه في المصانع ففي الأخيرة يكون الهدف الاقتصادية والسرعة والوثوقية، وهو ما سيتم ترجمته في المراحل القادمةِ.
يأمل الباحثون مستقبلاً إلى الوصول للبطاريات الدائمة من أجل مختلف أنواعِ الاجهزة.