يعمل باحثون من أستراليا والصين على تطوير أول بطارية جذرية من الألومنيوم المائي آمنة وفعالة وغير سامة في العالم. قام فريق من جامعة فليندرز في جنوب أستراليا وجامعة تشجيانغ للعلوم والتكنولوجيا في الصين بتقديم تقرير عن المراحل الأولى لتطوير هذه البطاريات الجديدة في مقال جديد نُشر في المجلة الرئيسية للجمعية الكيميائية الأمريكية، المجلة الكيميائية الأمريكية.
تحتوي معظم البطاريات على مواد خطرة يمكن أن تلوث البيئة عندما ينتهي بها الأمر في مدافن النفايات أو يتم التخلص منها في مكان آخر. إن المواد مثل الرصاص والكادميوم والزئبق تسمم البشر والحيوانات، وتلوث التربة والمياه، وتستمر في البيئة لفترات طويلة من الزمن.
تعاونت مختبرات الأبحاث للدكتور كاي تشانغ من جامعة تشجيانغ للعلوم والتكنولوجيا والأستاذ المساعد جيا تشونغفان من جامعة فلندرز في (الكهروكيميائية) واختبار البطارية للجذور الحرة المستقرة في إلكتروليت حمض لويس الأكثر استخدامًا (Al(Otf)3).
قام الفريق بتطوير أول تصميم لبطارية مصنوعة من الألومنيوم تستخدم إلكتروليتًا مائيًا مثبطًا للهب ومستقرًا للهواء لتوفير خرج جهد ثابت يبلغ 1.25 فولت وسعة 110 مللي أمبير/ساعة على مدار 800 دورة مع خسارة بنسبة 0.028% فقط لكل دورة.
ويأمل البروفيسور جيا تشونغ فان من كلية العلوم والهندسة بجامعة فلندرز في استخدام مواد قابلة للتحلل لتطوير بطاريات الحقيبة في المستقبل، مما يجعل المنتجات آمنة ومستدامة.
وقال البروفيسور جيا إن بطاريات الأيونات المعدنية متعددة التكافؤ، بما في ذلك Al3+ أو Zn2+ أو Mg2+، تستفيد من العناصر الوفيرة في القشرة الأرضية وتوفر كثافة طاقة أعلى بكثير من بطاريات الليثيوم أيون (LIB).
"لقد اجتذبت بطاريات أيون الألومنيوم (AIBs)، على وجه الخصوص، اهتمامًا كبيرًا لأن الألومنيوم هو ثالث أكثر العناصر وفرة (8.1٪)، مما يجعل من بطاريات أيون الألومنيوم نظامًا مستدامًا ومنخفض التكلفة لتخزين الطاقة."
ومع ذلك، فإن أحد التحديات الرئيسية التي تواجه AIB حاليًا هو الحركة البطيئة لمجمعات Al3+ الأيونية، مما يؤدي إلى انخفاض كفاءة الكاثود في AIB. تعد البوليمرات العضوية المترافقة كاثودًا ناشئًا للـ AIBs التي يمكنها حل مشكلة النقل الأيوني، لكن أداء خرج جهد البطارية لا يزال ضعيفًا.
الجذور المستقرة هي فئة من الجزيئات العضوية النشطة كهربائيًا والتي تم استخدامها على نطاق واسع في أنظمة البطاريات العضوية المختلفة. تم تسويق أول منتج من هذا النوع بواسطة شركة NEC في عام 2012.
قام مختبر جيا في جامعة فلندرز سابقًا بتطوير مواد أساسية لبطاريات الليثيوم أيون الهجينة العضوية، وبطاريات أيون الصوديوم، والبطاريات العضوية بالكامل. لم يتم تطبيق هذه المواد الجذرية أبدًا في AIBs بسبب عدم فهم تفاعلاتها الكيميائية (الكهروكيميائية) في الإلكتروليتات.