انتشرت البطاريات في الفترة الحالية بشكل كبير واكثر استعمال لها يكون في الهواتف المتنقلة والسيارة الكهربائية، ولا تقتصر على ذلك فقط وانما اصبحنا نراها بكاميرات المراقبة والكثير من الاجهزة الالكترونية، والنوع المستعمل بكثرة حالياً هو بطاريات اللّيثيوم (Lithium battery) -الشكل 1-، حيث انها وصلت لمرحلة كبيرة من التطوير، وانتشرت جداً بالهواتف المتنقلة والسيارات الكهربائية كما ذكرنا سابقاً ولكن كأي تقنية لها مميزات وعيوب ومنها: أنها خطرة، وقابلة للاشتعال، وعمرها قصير، والجيل القادم هي بطاريات الجرافين (graphene battery) التي لا تملك اي من هذه العيوب، بل وافضل من اللّيثيوم ولكن دعنا اولاً نتعرف على عنصر الجرافين[1].
ما هو الجرافين ? (What is graphene)
الجرافين هي المادة الارفع على الاطلاق بسمك ذرة واحدة فقط وتعتبر من اقوى المواد التي عرفها البشر واصلبها وبنفس الوقت بها مرونة عالية فهي اقوى من الالماس ومرنة اكثر من الخشب واصلها من الجرافيت وتتميز بموصليتها العالية للكهرباء وسر قوتها ومرونتها هو شكل السداسي المرتب بانتظام شديد -كما في الشكل 2-، حيث أن لها استخدامات كثيرة، وفوائد متعددة، بمجالات مختلفة ولكن سنركز هنا على خصائص بطاريات الجرافين[3].
مميزات بطارية الجرافين عن اللّيثيوم Advantages of graphene
نقارنها مع بطاريات اللّيثيوم لانها الاكثر انتشاراً حسب التالي:
1. سعة تخزين الطاقة:
يمتاز الجرافين بسعة اكبر بثلاث مرات ×3 من اللّيثيوم، حيث أن كثافة الطاقة باللّيثيوم تساوي 180wh/kg بينما بالجرافين 600wh/kg وهو فرق كبير جداً.
2. الوزن:
الجرافين أخف من اللّيثيوم بنسبة تصل الى 50%.
3. سرعة الشحن:
تتفوق الجرافين بسرعة شحن عالية مقارنة باللّيثيوم وهذا أمر رائع .
4. عمر البطارية:
اذا كانت بطارية اللّيثيوم تدوم لـ 300-500 دورة شحن فان بطارية الجرافين تصل الى 1500 دورة [4]، -انظر للشكل 3 للمزيد من التفاصيل-:
استخدامات الجرافين uses of graphite
تستحوذ غالباً على قطاع الجوالات والسيارات الكهربائية بنسبة كبيرة وغيرها من القطع الالكترونية كما في الشكل 4، ولكن بنسبة اقل مما يوفر لنا، مثلاً سيارة تستعمل الجرافين فيمكننا السير بها مسافة 1000 كيلو متر مع شحن كامل للبطارية بثمان 8 دقائق فقط ووزن اخف هل تتخيل كل هذا !! [6]
عيوب الجرافين Disadvantages of graphene
قد تتسائل اذا كان له كل هذه المميزات فما هي عيوبه ولماذا لم ينتشر الى الان، من اهم عيوب الجرافين حالياً هي تكلفة تصنيعه وهو الان بمرحلة الاستثمار والتطوير وشركة سامسونج (Samsung) هي الاكثر استثماراً بهذه التقنية ولها العديد من براءات الاختراع[7].
الشكل 5: يوضح طبقات احدى بطاريات الجرافين[8]
الخلاصة: كما نعلم أن الجرافين ما زال ببداية تطويره ومؤكد أنه مع الوقت ستنخفض تكلفة تصنيعه ويتطور اكثر واكثر ليرينا ارقاماً لم نتوقعها ابداً وسنعتمد على البطاريات بشكل اكبر من السابق، وطبعا لقد ذكرنا جزء صغيراً من مميزات الجرافين وسنرى بالمستقبل تنافس الشركات لإستخدامه وتطويره بشتى المجالات وأهمها الكهرباء وتقنيات تخزين الطاقة لما ستحققه من أرباح وتحل مشاكل كثيرة وتسهل حياة الناس فمثلا بالمستقبل لا يجب ان توصل مجفف الشعر بالكهرباء سلكيا لانه يملك بطارية جرافين تكفي لأسابيع او حتى لشهور وهكذا تجد انه العديد من الاجهزة ستستخدم بطاريات الجرافين مصدرا للطاقة وبالطبع ستتطور الأجهزة لتستهلك طاقة أقل وكما نلاحظ عجلة التطوير تجر بعضها منتج تلو الاخر وتنقنية تلو الاخرى.
كلمة شكر: شكرا لك انك قرأت مقالتي هذه واتمنى ان تكون قد استفدت منها واستمعت بقرائتها واثارت فضولك حول مستقبل البطارايات المثير والمبهر ________
المصادر:
