بطارية مبتكرة تشحن برطوبة الهواء

ابتكر علماء من جامعة كارولينا الشمالية بالتعاون مع علماء جامعة رايس بطارية تستمد جزءا من طاقتها من الرطوبة العادية الموجودة في الهواء المحيط.

إقرأ المزيد

"روساتوم" تطور تكنولوجيا جديدة تعزز أداء البطاريات في الظروف القطبية

ووفقا لمجلة Science Advances تفتح هذه البطارية المبتكرة، آفاقا جديدة لأجهزة إنترنت الأشياء، بدءا من الشاشات المحمولة وصولا إلى أنظمة المراقبة الأمنية بالفيديو.

وتحتاج أجهزة إنترنت الأشياء إلى مصادر طاقة خفيفة الوزن ومرنة وآمنة. وغالبا ما تكون البطاريات التقليدية غير مناسبة، لأنها صلبة وثقيلة وتحتوي على مواد خطرة. أما الأجهزة التي تستمد الطاقة من البيئة فهي أخف وزنا ولكنها أقل قوة. ويجب أن تحل البطارية المبتكرة هذه المشكلة.

وتتكون البطارية المبتكرة من مصعد من المغنيسيوم، ومهبط من الفضة مع كلوريد الفضة، وغشاء من السليلوز مع أملاح كلوريد الليثيوم كفاصل. تمتص البطارية الرطوبة من الهواء، تذوب الأملاح في الماء مكونة محلولا إلكتروليتيا، يضمن شحنها.

ويقول أماي باندودكار، أحد المبتكرين، الاستاذ المشارك في الهندسة الكهربائية وهندسة الحاسوب بجامعة ولاية كارولينا الشمالية: "لا تحتوي بطاريتنا على أي إلكتروليتات سامة أو قابلة للاشتعال لأنها تعمل أساسا بالماء المالح. ولأنها لا تتنشط إلا عند تعرضها للهواء، فإنها تبقى غير نشطة داخل عبوة محكمة الإغلاق، ما يطيل عمرها الافتراضي".

وتبقى هذه البطارية تحافظ على وظائفها حتى عند تعرضها للتشوه بفضل بنيتها الفريدة- خلاياها تشبه حراشف البنغول (آكل النمل الحرشفي) وتتداخل بإحكام، ما يقلل الفجوات عند التمدد. وأظهرت المحاكاة أن هذا التصميم يوزع الأحمال بالتساوي أثناء الانحناء والالتواء والتمدد، ما يحافظ على كثافة الطاقة.

وأكدت الاختبارات التي أجريت أن البطارية قادرة على تشغيل جهاز قياس الأكسجين اللاسلكي بتقنية البلوتوث لمدة 30 ساعة، وهي مدة تضاهي البطاريات القياسية. والبطارية أخف وزنا من العديد من البدائل المتوفرة تجاريا، وموادها متوافقة حيويا وقابلة للتحلل الحيوي، ما يجعلها بديلا آمنا لأيونات الليثيوم.

وبالإضافة إلى ذلك، تتميز هذه البطارية بخاصية فريدة هي التدمير الذاتي الطارئ. إذ يخزن مزيج جاف من الألومنيوم واليود في حجرة معزولة تحت غشاء من السليلوز. وعند تعرضها لضغط خارجي، يسمح الغشاء بمرور الرطوبة، ما يحفز تفاعلا يدمر الجهاز في غضون ثلاث دقائق. وقد تم اختبار ذلك باستخدام مستشعر غاز لاسلكي.

ويعتقد المبتكرون، أن ابتكارهم ليس مجرد برهان علمي، بل حل عملي. لأن التقنية جاهزة بالفعل لتشغيل أجهزة إنترنت الأشياء والمعدات الطبية، ما يمهد الطريق لجيل جديد من الإلكترونيات.

المصدر:science.mail.ru