يعمل الباحثون في جميع أنحاء العالم مع زيادة الطلب على المركبات الصديقة للبيئة ومصادر الطاقة النظيفة، على ابتكار أنواع جديدة من البطاريات التي يمكنها الاحتفاظ بمزيد من الطاقة والسماح للمركبات والأجهزة بالعمل لأطول فترة ممكنة.
وإحدى تقنيات البطاريات الجديدة التي يتم استكشافها هي بطارية الزنك الهوائية (ZAB)، ولكن أحد التحديات الكبيرة التي تواجهها هذه التقنية هو أن البطارية يمكن أن تكون غير مستقرة كيميائيا.
باحثون يطورون بطاريات الزنك الهوائية الكيميائية الجديدة
ويمكن أن يكون لبطارية الزنك الهوائية تفاعلات طفيلية أو جانبية مثل تكوين التسربات الكهربائية وفشل القطب الكهربائي الناجم عن استخدام الإلكتروليتات القلوية التي يمكن أن تؤدي إلى فشل البطارية مع مرور الوقت.
وربما يكون الباحثون الآن قد حلوا هذه المشكلة عن طريق تطوير آلية كيميائية جديدة لصنع البطارية من خلال استخدام محلولا مائيا غير قلوي، حيث يقول الباحثون أن الكيمياء الجديدة تتغلب على ردود الفعل الطفيلية في بطاريات الزنك الهوائية السابقة.
والجدير بالذكر أن تقنية الانحلال غير القلوي بالكهرباء في البطاريات تعتمد على كيمياء بيروكسيد الزنك القابلة للانعكاس، والتي تتمتع بمزايا متعددة مقارنة بالإلكتروليتات القلوية القوية التقليدية.
وتشمل المزايا استخدام مادة أنود الزنك، الذي يتم استخدامه بشكل أكثر كفاءة مع استقرار كيميائي أعلى وقابلية لعكس العملية الكهروكيميائية.
وقال أحد الباحثين القائمين على المشروع أن بطاريات الزنك الهوائية الحالية تستخدم تفاعل أوكسجيني بطيء يعتمد على أربعة إلكترونات بسبب مشاركة الماء.
ومع ذلك، باستخدام ملح الزنك مع أنيون ثلاثي فلورو الميثان سلفونات المنفرة للماء، تمكن الفريق من إزالة الماء من سطح كاثود الهواء، مما سمح بتفاعل 2e ORR عكسي للغاية على كاثود الهواء في المحلول المائي المخفف غبر القلوي.
بالإضافة إلى ذلك، يقول الباحثون أن بطارية هواء الزنك الكاملة الناتجة من مشروعهم يمكن أن تعمل بثبات لمدة 320 دورة و1600 ساعة في جو الهواء المحيط. كما ويتضح من الباحثين أنه في حين أن بطارية الزنك الهوائية هي تقنية بطاريات بديلة محتملة لها مزايا كبيرة مقارنة ببطاريات الليثيوم أيون المستخدمة حاليا على نطاق واسع، فإن هذه التقنية والتكنولوجيا تتطلب مزيداً من البحث والتحسين.
حيث أن أحد التحديات المتبقية هو نظام إدارة المياه لضمان التشغيل العملي على المدى الطويل، وذلك لأن البطارية تعمل في جو مفتوح يسمح بتبخر الإلكتروليت في الهواء.