ابتكار أقطاب كهربائية بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد مستوحاة من الطبيعة لتعزيز تخزين الطاقة المتجددة

أوتاوا-سانا نجح باحثون في تطوير أقطاب كهربائية مسامية عبر توظيف تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد، بالاعتماد على هياكل مستوحاة من الطبيعة، في تطور قد يدعم رفع كفاءة بطاريات التدفق المخصصة لتخزين كميات ضخمة من الطاقة المتولدة من مصادر متجددة مثل الرياح والشمس.

وأوضحت جامعة واترلو الكندية في تقرير صدر عنها يوم أمس الثلاثاء، أن فريقاً بحثياً قام بإعادة تصميم أقطاب كهربائية لبطاريات التدفق متسلحاً بهياكل هندسية مستوحاة من الطبيعة، حيث جرى اختبار تصاميم متنوعة تُعرف بـ «الأسطح الدنيا الدورية الثلاثية» (TPMS)، وأثبت التصميم الماسي كفاءة متفوقة محققاً أفضل أداء بنسبة تفوق التصاميم الأخرى التي تم اختبارها بنحو 52 بالمئة.

ولجأ الباحثون إلى الطباعة ثلاثية الأبعاد بهدف تصنيع هياكل مسامية تمنح القدرة على التحكم بانسياب الإلكتروليت السائل ضمن القطب، وتدعم وصوله الفعال إلى الأسطح التي تشهد التفاعلات الكيميائية الأساسية المسؤولة عن تخزين وتوليد الطاقة.

وتتميز بطاريات التدفق عن بطاريات الليثيوم-أيون في آلية تخزين الطاقة، لكونها تحتفظ بالإلكتروليتات السائلة المائية داخل خزانات خارجية، مما يتيح رفع سعة الطاقة المخزنة عبر تكبير حجم تلك الخزانات، لتصبح ملائمة لتطبيقات تخزين الطاقة على نطاق واسع.

وقام الفريق باختبار الأقطاب المنتجة بالطباعة ثلاثية الأبعاد داخل خلايا تدفق مخبرية، بجانب بطارية تدفق تعتمد على الفاناديوم، وأسفرت النتائج عن ثبوت قدرة تلك الهياكل على العمل بفاعلية ضمن بطارية تدفق حقيقية.

وستتجه الأبحاث المستقبلية بحسب تصريحات الباحثين نحو توسيع مساحة سطح الأقطاب وتطوير آليات تصنيعها، إلى جانب ابتكار تصاميم هندسية أعلى كفاءة.