تحويل نفايات الفاكهة إلى تقنية لتخزين الكهرباء يمكن أن يسهم في تشغيل السيارات الكهربائية، مما يساعد أيضًا على تقليل هدر الطعام وتعزيز تخزين الطاقة النظيفة.
قام الباحثون بتطوير قشور المانغستين إلى مواد كربونية متخصصة، استخدموها في تصنيع خلايا تخزين الطاقة فائقة المكثفات.
اقرأ كمان: آخر مستجدات حالة آدم ابن تامر حسني وبسمة بوسيل
ما هو المكثف الفائق؟
المكثفات الفائقة هي نوع من خلايا تخزين الطاقة، تشبه البطارية، لكنها تتميز ببعض الفروق الأساسية. تعتبر هذه الأجهزة مستقلة، حيث تخزن الطاقة وتطلقها تلقائيًا.
ممكن يعجبك: الرئيس الشرع يتناول الفول في مطعم دمشقي عريق
أكبر اختلاف بين المكثف الفائق والبطارية يكمن في سرعة شحن المكثف وإطلاق الطاقة. في حين أن البطاريات مصممة لتوفير الطاقة بشكل مستمر على فترات زمنية أطول (مثل دقائق أو ساعات)، فإن المكثفات الفائقة صُممت لتوفير الطاقة بسرعة فائقة – خلال ثوانٍ أو دقائق، مما يجعلها مثالية للتطبيقات التي تحتاج إلى دفعات سريعة من الطاقة.
قد تستخدم المكثفات الفائقة يوميًا دون أن تدرك ذلك، حيث تساعد في تشغيل أجهزة مثل ومضات كاميرا الهاتف الذكي، وأجهزة تشغيل السيارات الكهربائية، وأجهزة تتبع اللياقة البدنية، والساعات الذكية التي تتطلب دفعات سريعة من الطاقة لتعمل بكفاءة.
عند تصنيع الأجهزة، يختار المصنعون بين استخدام بطارية أو مكثف فائق لتطبيقات السيارات الكهربائية، وهذا يعتمد على كمية الطاقة المطلوبة وسرعة الشحن. وغالبًا ما لا يدرك المستهلكون وجود بطارية أو مكثف فائق في أجهزتهم.
في خلايا تخزين الطاقة، تُعتبر الأقطاب الكهربائية أساسية لتخزين الشحنات الكهربائية. يمكن أن تُصنع أقطاب المكثفات الفائقة من الكربون المنشط، الذي يمكن إنتاجه من نفايات الكتلة الحيوية مثل قشور جوز الهند، وقشور الموز، وقشور المانغستين، وتفل القهوة.
ما استخدامات المكثفات الفائقة؟
إلى جانب استخدامها في ومضات الكاميرات وأبواب الطوارئ، تعتبر المكثفات الفائقة مفيدة في مجال الطاقة المتجددة. فهي تعمل كإسفنجات طاقة فائقة السرعة، قادرة على امتصاص الكهرباء الزائدة بسرعة عند إنتاج الألواح الشمسية أو توربينات الرياح. كما يمكنها إطلاق هذه الطاقة بسرعة عند إنتاج كميات قليلة منها، مما يساعد في الحفاظ على استقرار تدفق الطاقة حتى في الظروف الجوية غير المستقرة.
ما زالت المكثفات الفائقة تمثل جزءًا صغيرًا من سوق تخزين الطاقة، حيث تتراوح مبيعاتها بين 3 و4 مليارات دولار أمريكي سنويًا. ولتوضيح الفارق، تتراوح مبيعات بطاريات الليثيوم أيون بين 50 و60 مليار دولار أمريكي سنويًا، حيث تُصنع معظمها في الصين واليابان، مع بعض الإنتاج في أوروبا وأمريكا أيضًا.
ما الدور الذي يمكن أن تلعبه قشور المانغستين؟
رغم قلة الأبحاث حول استخدام قشور فاكهة المانغستين لإنتاج الكربون، إلا أن أشجار المانغستين تنمو بكثرة من الساحل الشرقي لجنوب إفريقيا إلى الصومال وغينيا، وتتميز بقدرتها على تحمل الجفاف والعواصف المطرية.
تحتوي قشور هذه الفاكهة بشكل طبيعي على مركبات غنية بالكربون، تتراوح نسبتها بين 35% و45%. وعند معالجتها عبر التجفيف والتسخين الخالي من الأكسجين والتنشيط الكيميائي، تتحول هذه القشور إلى كربون نشط.