الدم يساعدنا على صنع الجيل المقبل من البطاريات

العثور على محفز كيميائي

تجعل التطويرات في العلم والتقانة تحقيق المستحيل ممكناً، فقد اكتشفت مجموعة بحثية، بقيادة جامعة يال، أن الجزيء الناقل للأوكسجين في الدم قادر على تحسين طاقة البطارية. نُشرت الدراسة بالتفصيل في مجلة Nature Communications.

بدأت بطاريات الليثيوم-أوكسجين تحل تدريجياً في السنوات الأخيرة محل بطاريات شوارد الليثيوم، والتي لطالما كانت جزءاً معيارياً من الإلكترونيات الاستهلاكية. تعمل البطارية الجديدة عبر دورة من التفاعلات بين جزيئات الليثيوم والأوكسجين، بحيث تتشكل الشوارد وتتولد الكهرباء. تعتبر بطاريةالليثيوم-أوكسجين متفوقة من حيث فعالية إنتاج الطاقة، حيث يمكن للأدوات أن تعمل لأسابيع متواصلة بعملية شحن واحدة، ويمكن للسيارات الكهربائية أن تسير لمسافة تبلغ أربعة أضعاف المسافات الحالية.

غير أن هذه البطارية لم تصل إلى الأسواق على نطاق واسع حتى الآن، نظراً لوجود بعض المسائل التي تحتاج إلى حل. ومن أهم التحديات الكهركيميائية هي منع تشكل بيروكسيد الليثيوم (فوق أوكسيد الليثيوم)، وهو ناتج ثانوي يشكل راسباً غير مرغوب به على أقطاب البطارية.

تم في مختبر أندريه تايلور، وهو بروفسور مساعد في الهندسة الكيميائية والبيئية بجامعة يال، اكتشاف أن الـ (هيم Heme) الموجود في الدم يمكن أن يلعب دور محفز كيميائي ملائم، قادر على منع الراسب من الظهور. الهيم جزيء ضخم يقوم بحمل الأوكسجين في الدم، وهو مسؤول عن لونه الأحمر المميز.

حقوق الصورة: شاترلوك/ صور أوبر

عهد بالدم

بيّنت مجموعة تايلور أن جزيء الهيم حسّن من عمل بطارية الليثيوم-أوكسجين، وذلك عن طريق تخفيض الحاجز الطاقي للتفاعل، مما أدى إلى زيادة كبيرة في دورات التفاعل التي تنتج الكهرباء. أي إن التفاعل الأساسي الذي يحدث بين الليثيوم والأوكسجين أصبح أسهل بسبب قدرة الهيم على النقل.

يعتبر هذا الاكتشاف إنجازاً مهماً سيحقق هدفين في آن واحد: زيادة طاقة البطارية والاستفادة من فضلات المسالخ. يقول تايلور: "نحن نستفيد من جزيء عضوي يتم عادة التخلص منه. في صناعة المنتجات الحيوانية، يجب أن يفكروا بطريقة ما للتخلص من الدماء. هنا، يمكن أن نأخذ جزيئات الهيم من هذه الفضلات ونستخدمها لتخزين الكهرباء المولدة بالطاقات المتجددة."

إنها ثورة جديدة في مجال الطاقة، تتدفق من العروق إلى قلب معداتنا التقنية.