توفر بطاريات التدفق المؤكسد طريقة واعدة لتخزين الطاقة من توليد طاقة الرياح والطاقة الشمسية، ويمكن استخدام منتج ثانوي صناعي في هذه البطاريات بدلاً من الليثيوم والكوبالت، والتي تعاني من نقص في المعروض.
بطارية تدفق أكسدة-اختزال في محطة طاقة باليابان. عملية جديدة قد تستبدل المعادن النادرة في هذه البطاريات بمنتج ثانوي صناعي.
تم تحويل أحد نواتج النفايات الصناعية إلى مكون للبطاريات قادر على تخزين كميات كبيرة من الشحنات بشكل مستقر. يمكن لهذه البطاريات أن تؤدي وظيفة حيوية لشبكات الطاقة من خلال تنعيم فترات الذروة والانخفاض في الطاقة المتجددة.
تخزن بطاريات تدفق الأكسدة والاختزال (RFBs) الطاقة على شكل سائلين، يُطلق عليهما اسم أنوليت وكاثوليت، في خزانين. عندما يُضخ هذان السائلان إلى حجرة مركزية، مفصولة بغشاء رقيق، يتفاعلان كيميائيًا وينتجان إلكترونات لتوليد الطاقة. يمكن عكس العملية لإعادة شحن البطارية عن طريق تمرير تيار عبر الغشاء.
هذه البطاريات رخيصة الثمن، لكن لها عيوبها. فهي ضخمة، غالبًا بحجم حاوية شحن، وتتطلب صيانة مستمرة بسبب الأجزاء المتحركة المشاركة في ضخ السائل. كما تعتمد على معادن مثل الليثيوم والكوبالت، وهي نادرة.
أخيرًا، اكتشفت إميلي ماهوني وزملاؤها من جامعة نورث وسترن في إيفانستون، إلينوي، عملية بسيطة يمكنها تحويل نفايات صناعية كانت عديمة الفائدة سابقًا إلى أنوليت مفيد، والذي قد يحل محل هذه المعادن النادرة.
تعتمد هذه العملية على تحويل أكسيد ثلاثي فينيل الفوسفين، المُنتَج في تصنيع منتجات مثل أقراص الفيتامينات، إلى أكسيد ثلاثي فينيل الفوسفين الحلقي، الذي يتميز بقدرة عالية على تخزين الشحنات السالبة. عند استخدامه كأنوليت، لا يُظهر أي انخفاض في فعاليته حتى بعد 350 دورة شحن وتفريغ.
يقول ماهوني: "إن وجود مُحلل ذي جهد سالب عالٍ يزيد من الجهد الكلي للخلية، وبالتالي من فعالية البطارية". ويضيف: "مع ذلك، غالبًا ما تقترن هذه الزيادة في الجهد بمشاكل في الاستقرار، لذا فإن وجود مركب مستقر وسالب للغاية في آنٍ واحد أمرٌ مثير للاهتمام".
ويقول ماهوني إن بطاريات RFB مصممة لتكون آمنة وذات سعات كبيرة، لذا يمكن استخدامها لتخزين الطاقة من طاقة الرياح والطاقة الشمسية، ولكن من غير المرجح أن تحل محل بطاريات أيونات الليثيوم في السيارات أو الهواتف الذكية نظرًا لحجمها الكبير.
المصدر: