قد يساعد زيت اللافندر في حل مشكلة في التحول في مجال الطاقة، فقد نجح فريق من معهد ماكس بلانك للغرويات والواجهات في ابتكار مادة من اللينالول، المكون الرئيسي لزيت اللافندر، والكبريت، والتي قد تجعل بطاريات الصوديوم والكبريت أكثر متانة وقوة.
ويمكن لهذه البطاريات تخزين الكهرباء من مصادر متجددة.
السؤال الحاسم في التحول في مجال الطاقة هو كيف يمكن تخزين الكهرباء من طاقة الرياح والطاقة الكهروضوئية عندما لا تكون هناك حاجة إليها؟ البطاريات الكبيرة هي أحد الخيارات.
وتوفر بطاريات الكبريت، وخاصة بطاريات الصوديوم والكبريت، العديد من المزايا مقارنة ببطاريات الليثيوم كوحدات تخزين ثابتة.
مواد متاحة بسهولة
المواد التي تصنع منها هذه البطاريات متاحة بسهولة أكبر من الليثيوم والكوبالت، وهما مكونان أساسيان في بطاريات الليثيوم أيون.
كما أن استخراج هذين المعدنين غالباً ما يلحق الضرر بالبيئة ويتسبب في اضطرابات اجتماعية وسياسية محلية، ومع ذلك، فإن بطاريات الصوديوم والكبريت قادرة على تخزين طاقة أقل نسبة إلى وزنها مقارنة ببطاريات الليثيوم، كما أنها ليست متينة بنفس القدر.
إطالة عمر بطاريات الصوديوم والكبريت
يمكن الآن لزيت اللافندر بمكونه الرئيسي اللينالول، أن يساعد في إطالة عمر بطاريات الصوديوم والكبريت، كما أفاد فريق من معهد ماكس بلانك للغرويات والواجهات في مجلة Small .
يقول باولو جيوستو، قائد المجموعة في معهد ماكس بلانك للغرويات والواجهات: “من الرائع تصميم بطاريات مستقبلية باستخدام شيء ينمو في حدائقنا”.
80% من سعة الشحن الأصلية بعد 1500 دورة شحن
حقيقة أن سعة تخزين بطارية الصوديوم والكبريت تنخفض بشكل كبير بعد بضع دورات شحن ترجع في الأساس إلى ما يُعرف باسم نقل الكبريت.
تنتقل البوليسلفيدات المتكونة عند الكاثود إلى الأنود، فتتفاعل معه وتتسبب في نهاية المطاف في فشل البطارية.
والآن يعمل يفجيني سينوكوس، الذي يطور بدائل لبطاريات الليثيوم في معهد ماكس بلانك للغرويات والواجهات، على منع هذا من خلال حبس البوليسلفيدات في قفص من الكربون.
يوضح سينوكوس “نحن نصنع مادة نانوية مستقرة وكثيفة من اللينالول والكبريت وبالتالي نحصل على بطاريات أكثر متانة وتتمتع بكثافة طاقة أعلى من بطاريات الصوديوم والكبريت الحالية”.
يشكل اللينالول والكبريت مادة نانوية ذات مسام نانوية أضيق بنحو 100 ألف مرة من شعرة الإنسان وتحتجز البوليسلفيدات الضخمة، ومع ذلك، عند شحن البطارية وتفريغها، لا تزال أيونات الصوديوم الصغيرة قادرة على اختراق المسام أو التدفق منها.
ونتيجة لذلك، حققت خلايا البطارية التي اختبرها فريق بوتسدام أكثر من 80% من قدرتها الأصلية على الشحن بعد 1500 دورة شحن وتفريغ.
لا تعمل الأوعية النانوية الكربونية التي تحيط بالكبريت على زيادة عمر خدمة بطاريات الصوديوم والكبريت فحسب، بل تزيد أيضًا من قدرتها على التخزين: نظرًا لأن الكبريت مثبت في القفص، فإنه متاح بالكامل تقريبًا للتفاعل.
وبالتالي، يمكن لمادة الكاثود الجديدة توفير أكثر من 600 مللي أمبير/ساعة.
يقول جيوستو: “من خلال إلقاء نظرة إبداعية على الطبيعة، فإننا نجد حلولاً للعديد من التحديات التي يفرضها التحول في مجال الطاقة، وأنا على ثقة من أن تطويرنا سوف يجذب اهتمامًا متزايدًا في المستقبل القريب، وسوف يمكننا من تحقيق قفزة بهذه التكنولوجيا من المختبر إلى الممارسة”.
