علماء يقتربون من إنهاء مشكلة نفاد شحن الهواتف الذكية

من أكثر الإشعارات والتنبيهات التي ترن في الجوال أو الحاسب المحمول إزعاجاً، تلك التي تشير إلى اقتراب نفاد مخزون البطارية، وحاجة الجهاز إلى إعادة الشحن، ما يجعلك أسير الجلوس قرب مقبس الكهرباء المغذي للشاحن، خاصة إن كنت على موعد مع اتصال مهم، أو كنت مضطراً إلى الإجابة عن رسائل البريد.

 ويسعى جمهور المستخدمين والعلماء إلى الوصول إلى بطاريات بديلة تتعدى الإصدارات الحالية من الليثيوم، والتي توجد في جميع الأجهزة الذكية اليوم.

وفي محاولة لتجاوز هذه الإشكالية أجرت عدة مراكز بحثية مشتركة، كمختبر الدفع النفاث في وكالة الفضاء الأمريكية (ناسا)، ومركز “كلاتش” للأبحاث، وشركة هوندا، أبحاثاً للتوصل إلى صنع بطاريات جديدة قابلة للشحن وتعتمد على عنصر الفلور بدلاً عن الليثيوم، وفقاً لما نشره موقع “ساينس ديلي” نقلاً عن  “مجلة العلوم”  الأسبوع الماضي.

ويقول روبرت جروبس، الفائز بجائزة نوبل في الكيمياء عام 2005: “يمكن أن تحتوي بطاريات الفلوريد على كثافة طاقة أعلى، ما يعني أنها قد تستمر مدة أطول، تصل إلى ثمانية أضعاف مدة استخدام البطاريات المستخدمة حالياً، لكن يمكن أن يكون التعامل مع الفلوريد صعباً، لا سيما أنه يتسبب في التآكل والتفاعل”.

ويضيف: “لم تكن هذه المرة الأولى التي يفكر فيها العلماء في عنصر الفلور، ففي السبعينيات من القرن الماضي، حاول الباحثون إنشاء بطاريات فلوريد قابلة لإعادة الشحن باستخدام مكونات صلبة، لكن البطاريات الصلبة تعمل فقط عند درجات حرارة عالية، ما يجعلها غير عملية للاستخدام اليومي”.

وفي الدراسة الجديدة توصل الباحثون في النهاية إلى معرفة كيفية عمل بطاريات الفلوريد باستخدام مكونات سائلة، وبطاريات سائلة تعمل بسهولة في درجة حرارة الغرفة، بحسب موقع الخليج أونلاين.

ويقول سايمون جونز، الكيميائي في مختبر الدفع النفاث التابع لوكالة “ناسا”: “ما زلنا في المراحل الأولى من التطوير، ولكن هذه هي أول بطارية تعمل بالفلوريد قابلة لإعادة الشحن تعمل في درجة حرارة الغرفة”.

“إعادة شحن البطارية يشبه دفع الكرة إلى أعلى التل ثم تركها تتراجع مرة أخرى، مراراً وتكراراً، وهكذا تمضي ذهاباً وإياباً بين تخزين الطاقة واستخدامها”، على حد وصف توماس ميلر، أستاذ الكيمياء في معهد كاليفورنيا للتقنية، والمشارك في الدراسة.

وتولّد البطاريات التيارات الكهربائية عن طريق تحريك الذرات المشحونة -الأيونات- بين القطب الموجب والسالب، وتستمر عملية النقل المكوكية هذه بسهولة أكبر عند درجة حرارة الغرفة، وعندما تكون السوائل المساعدة محفوظة بأوعية محكمة.

وتحمل بطارية الليثيوم شحنة موجبة وتسمى (الكاتيونات)، أمّا أيونات الفلوريد المستخدمة في الدراسة الجديدة فتحمل شحنة سالبة تسمى (الأنيونات)، وهناك تحديات ومزايا للعمل مع الأنيونات في البطاريات، وفق جونز.

ويقول جونز: “البطارية التي تدوم أطول تحتاج إلى تحريك عدد أكبر من الشحنات، فالحصول على الكثير من الكاتيونات المعدنية المشحونة والمضاعفة أمر صعب، ولكن يمكن تحقيق نتيجة مماثلة من خلال تحريك العديد من الأنيونات المشحونة، والتي تتحرك بسهولة نسبية”.

ويضيف: “التحديات مع هذا المخطط هي جعل النظام يعمل بجهود قابلة للاستخدام، وفي هذه الدراسة الجديدة، نثبت أن الأنيونات تستحق الاهتمام بالفعل في علم البطاريات، لأننا نبين أن الفلورايد يمكن أن يعمل بجهد عالٍ بما فيه الكفاية”.

وتوصل الكيميائيون لهذه النتائج بعد تجارب عديدة، وإجراء محاكاة حوسبة، بتقنيات حديثة، ويأملون بفتح طريقة جديدة لصنع بطاريات تدوم مدة أطول.