بطارية من الخشب

بحثا عن مصدر إلهام لصناعة بطارية صديقة للبيئة قام فريق بحثي من جامعة ميريلاند قاده كل من ليانجبينج هو، وتنج لي بالتوجه إلى الأشجار، حيث يستخدم اختراع هذا الفريق البحثي قطعة صغيرة من الخشب من أشجار الصنوبر الصفراء المطلية بالقصدير لصناعة بطارية أرق ألف مرة من صحيفة من الورق. وبدلا من الليثيوم اختار الفريق البحثي الصوديوم الذي على الرغم من أنه لا يخزن الطاقة بكفاءة، إلا أنه أقل بكثير من حيث التكلفة وأكثر شيوعا من الليثيوم. وعلى الرغم من أننا قد لا ينتهي بنا الأمر إلى رؤية هذه البطارية في جهاز جوال، إلا أنها قد تكون الخيار الأمثل للمرافق كبيرة الحجم مثل محطات توليد الطاقة.
وتحتوي البطاريات الأكثر شيوعا على قواعد صلبة ما يجعلها غير قادرة على استيعاب كثير من عمليات التمدد والانكماش. ولكن الفريق البحثي من جامعة ميريلاند وجد أن الألياف الخشبية التي استخدمها لديها القدرة على الانتفاخ والتقلص بما يكفي للسماح لبطارية أيونات الصوديوم أن تستمر لأكثر من 400 دورة شحن والتفوق على أغلبية البطاريات النانوية الأخرى. وبعد دورات الاختبار رأى الفريق البحثي أن الألياف الخشبية تتجعد ولكنها تظل سليمة، ثم ساعدت النماذج الحاسوبية على إدراك أن هذه التجاعيد تخفف من التوتر في البطارية أثناء عمليات الشحن وإعادة الشحن، ما يسمح للبطارية بالاستمرار في العمل لفترة أطول. وكانت الألياف الخشبية بمنزلة مفتاح نجاح البطارية لأنها تجعلها لينة بما يكفي للمساعدة على تخفيف الضغط الناتج عن التغييرات في القصدير حين يتم دفع أيونات الصوديوم من خلاله.
ومن خلال استخدام هذه المواد الرخيصة والشائعة مع السعي للمحاكاة الحيوية، قطع الفريق البحثي خطوات كبيرة نحو الحد من التلوث وزيادة إمكانات تخزين الطاقة الخضراء.
ومن ثم يجب علينا الاستعداد للتخلص نهائيا من جميع الأفكار حول كيفية صنع البطارية بعد جهود علماء جامعة ميريلاند لصناعة بطارية جديدة قوية يمكن أن تساعد على تقليل النفايات الخطرة المرتبطة عادة بتخزين الطاقة. وكما ذكرنا فإن المكون الرئيس لهذه البطارية هو الخشب.
وقد تم تصنيع البطارية من قطعة من الخشب المطلي بالقصدير وهي أرق ألف مرة من صحيفة من الورق. ويقول الباحثون إن التكلفة المنخفضة لهذه المواد المتوافرة نسبيا ستجعل البطارية الجديدة مثالية لتخزين كميات هائلة من الطاقة في كل دورة تخزين، مثل الطاقة الشمسية التي يتم حصادها في محطة توليد الكهرباء.
ووفقا للفريق البحثي فإن مصدر الإلهام في هذه البطارية المعتمدة على الخشب جاء من الأشجار نفسها. وقال ليانجبينج الأستاذ المساعد في علم المواد: "إن الألياف الخشبية التي تتكون منها الأشجار كانت تحتوي يوما على مياه غنية بالمعادن، وبالتالي فهي مثالية لتخزين الشوارد الكهربائية السائلة، ما يجعلها ليست فقط قاعدة للبطارية بل جزءا نشطا منها".
 وعلى عكس البطاريات القابلة لإعادة الشحن الموجودة الحالية التي يستخدم فيها الليثيوم، تستخدم البطارية الخشبية الصوديوم الصديق للبيئة. ويسارع الفريق البحثي دوما إلى الإشارة إلى أنه على الرغم من أن الصوديوم لا يخزن الطاقة بكفاءة مثل الليثيوم، إلا أن تكلفته المنخفضة نسبيا قد تجعل البطارية المصنوعة من ألياف الأشجار مرغوبة لأغراض تخزين الطاقة واسع النطاق.
ووفقا لموقع فيز أورج المعني بأخبار العلوم والبحوث والتقنية فإن: "ألياف الخشب مرنة بدرجة كافية للسماح لبطارية أيونات الصوديوم بالاستمرار في العمل لأكثر من 400 دورة شحن، ما يجعلها من بين أطول البطاريات النانوية عمرا".
وصرح تنج لي الأستاذ المساعد في الهندسة الميكانيكية في بيان صحافي أن "دفع أيونات الصوديوم من خلال أقطاب القصدير الموجبة غالبا ما يضعف ارتباط القصدير بمادة القاعدة، لكن ألياف الخشب ناعمة بما يكفي لتشكل حاجزا ميكانيكيا، وبالتالي يمكنها استيعاب التغييرات في القصدير. وهذا هو مفتاح نجاح بطاريات أيونات الصوديوم طويلة الأمد التي طورناها".