ابتكار تقنية طباعة ثلاثية الأبعاد مستوحاة من الطبيعة لرفع كفاءة تخزين الطاقة المتجددة

طوّر باحثون في أوتاوا أقطاباً كهربائية مسامية عبر تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد بالاستعانة بهياكل مستوحاة من الطبيعة، وذلك في خطوة تسهم في تعزيز كفاءة بطاريات التدفق المخصصة لتخزين كميات ضخمة من الطاقة المولدة من مصادر متجددة مثل الرياح والشمس.

وأوضحت جامعة واترلو الكندية في تقرير لها، أن فريقاً بحثياً أعاد تصميم أقطاب كهربائية لبطاريات التدفق مستخدماً تصاميم هندسية تعرف بـ «الأسطح الدنيا الدورية الثلاثية» (TPMS)، حيث أثبت التصميم الماسي تفوقه بنسبة 52 بالمئة مقارنة بالتصاميم الأخرى المختبرة.

واعتمد الباحثون على الطباعة ثلاثية الأبعاد لإنتاج هياكل مسامية تمنحهم تحكماً دقيقاً في حركة الإلكتروليت السائل داخل القطب، مما يسهل وصوله إلى الأسطح المسؤولة عن التفاعلات الكيميائية التي تخزن الطاقة وتطلقها.

وتتميز بطاريات التدفق عن بطاريات الليثيوم-أيون بقدرتها على حفظ الإلكتروليتات السائلة المائية في خزانات خارجية، مع إمكانية مضاعفة الطاقة المخزنة بتوسيع حجم تلك الخزانات، مما يجعلها مثالية لتخزين الطاقة على نطاق واسع.

وأخضع الفريق الأقطاب المطبوعة للاختبار داخل خلايا تدفق مخبرية وفي بطارية تدفق تعتمد على الفاناديوم، وأثبتت النتائج نجاح تشغيل هذه الهياكل ضمن بطارية تدفق عملية.

وختم الباحثون بأن الأبحاث المستقبلية ستتجه نحو توسيع مساحة سطح الأقطاب وتطوير آليات التصنيع والارتقاء بالكفاءة الهندسية للتصاميم.