عادة لا يتم استعمال الماء مع الأدوات الإلكترونيات، ولكن العلماء اكتشفوا أنه يمكن الاستفادة من الماء من أجل صناعة البطاريات.
قام العلماء باستبدال الإلكتروليتات الكيميائية الخطرة المستخدمة في البطاريات التجارية بالمياه، وطور العلماء بذلك "بطارية مياه" قابلة لإعادة التدوير، بعد أن نجحوا في حل المشكلات الرئيسية باستخدام تكنولوجيا جديدة، بحيث يمكن أن تكون البطاريات الجديدة بديلاً أكثر أماناً وأكثر مراعاة للبيئة.
تطوير بطاريات تعمل بالمياه قابلة لإعادة التدوير
تُعرف "البطاريات المائية" علمياً باسم "بطاريات الأيونات المعدنية المائية"، وتستخدم هذه البطاريات معدن المغنيسيوم أو الزنك، وهي أرخص بكثير وأقل سمية من المواد المستخدمة حالياً في أنواع البطاريات الأخرى.
تقوم البطاريات بتخزين الطاقة عن طريق خلق تدفق من الإلكترونات التي تنتقل من الطرف الموجب للبطارية "الكاثود" إلى الطرف السالب "الأنود"، ويتم إنتاج الطاقة عندما تتدفق الإلكترونات في الاتجاه المعاكس بين القطبين، والغاية من وجود السائل في البطارية هو نقل الإلكترونات ذهاباً وإياباً بين الطرفين.
بطاريات الأيونات المعدنية المائية
أما في بطارية الماء، يكون السائل الإلكتروليتي عبارة عن ماء مع قليل من الأملاح المضافة، بدلاً من المواد الخطيرة مثل حمض الكبريتيك أو ملح الليثيوم.
والأهم من ذلك، أن العلماء توصلوا إلى طريقة لمنع قصور دارة البطاريات المائية هذه، والذي يحدث عندما تتشكل زوائد معدنية شائكة صغيرة تسمى التشعبات على الأنود المعدني داخل البطارية، وتصل إلى حجرات البطارية.
بطاريات المياه بديل آمن لبطاريات الليثيوم أيون
وعلى الرغم من أنه من غير المرجح أن تحل التكنولوجيا الجديدة محل بطاريات أيونات الليثيوم في أي وقت قريب، إلا أنه مع مزيد من البحث والتطوير، يمكن أن توفر البطاريات المائية بديلاً آمناً لبطاريات أيونات الليثيوم في غضون عقد من الزمن أو نحو ذلك، كما يقول رئيس فريق البحث، العالم الكيميائي "تياني ما" من جامعة RMIT في ملبورن، أستراليا.
هذا ويمكن لبطاريات الليثيوم أيون، الموجودة في الكثير من الأجهزة الإلكترونية الحديثة مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة والهواتف وحتى الدراجات الكهربائية والسيارات، أن ترتفع درجة حرارتها وتشتعل فيها النيران في بعض الحالات، وذلك لأن الليثيوم معدن نشط تماماً، وخاصة عندما يكون مغموراً في إلكتروليت عضوي.
ونظراً لهذه المخاوف المتعلقة بالسلامة، يحاول الباحثون منذ فترة طويلة ابتكار بطاريات تستخدم مواد مختلفة ولكنها تنتج نفس الأداء ولها نفس العمر الافتراضي، وكانت العقبة الرئيسية أمام استخدام بطاريات الأيونات المعدنية المائية هي نمو التشعبات، ولمنع ذلك، قام الباحثون بتغليف أنود الزنك الخاص بالبطارية بمعدن البزموت، الذي يتأكسد ليشكل الصدأ الذي يؤدي بدوره إلى إنشاء طبقة واقية تمنع تشكل التشعبات.
المصدر: جامعة RMIT