بطارية الجرافين: Hype تصبح حقيقة سريعة الشحن

• كاتب:
• اسم المؤلف

  البصيرة الكمومية
• 23 فبراير 2022

ملخص البصيرة

يُحدث الجرافين موجات في تخزين الطاقة نظرًا لخصائصه الفريدة، مثل مساحة السطح العالية والقوة والمرونة والتوصيل الكهربائي الفعال. وتقوم الشركات الناشئة بتسخير هذه الخصائص لتطوير بطاريات تتفوق في الأداء على البطاريات التقليدية، مما يَعِد بفترات تشغيل أطول، وتقليل البصمة الكربونية، وأوقات شحن أسرع، خاصة للسيارات الكهربائية. على الرغم من تكاليف الإنتاج المرتفعة التي تعيق حاليا اعتمادها على نطاق واسع، فإن إمكانات بطاريات الجرافين يمكن أن تحول قطاعات مختلفة، من الأجهزة المنزلية إلى أنظمة الطاقة المتجددة.

سياق الجرافين

الجرافين، وهو أنحف شكل من أشكال الجرافيت المعروفة لدينا، هو مادة تحظى بالاهتمام في مجال تخزين الطاقة. وتتكون هذه المادة من طبقة واحدة من ذرات الكربون، مما يمنحها مساحة سطحية كبيرة مقارنة بحجمها. هذه الخاصية الفريدة تجعله خيارًا ممتازًا للاستخدام في البطاريات والمكثفات الفائقة. إن نحافة الجرافين، بالإضافة إلى قوته ومرونته وطبيعته الخفيفة، تجعله موصلًا فعالًا للكهرباء. كما أنها توفر مقاومة منخفضة للطاقة الحرارية، وهو عامل حاسم في أداء البطارية. 

تستفيد الشركات الناشئة بالفعل من إمكانات الجرافين في تكنولوجيا البطاريات. على سبيل المثال، ذكرت شركة Nanograf أن بطارياتها تظهر زيادة بنسبة 50 بالمائة في وقت التشغيل مقارنة ببطاريات الليثيوم أيون التقليدية. بالإضافة إلى ذلك، فقد لاحظوا انخفاضًا بنسبة 25 بالمائة في إجمالي البصمة الكربونية لبطارياتهم، وانخفاضًا في الوزن بمقدار النصف لنفس الناتج. 

شركة ناشئة أخرى، Real Graphene، تستخدم متانة الجرافين لإنشاء بطاريات يمكنها التعامل مع تيار كهربائي أكثر قوة. وهذه الميزة مهمة بشكل خاص للمركبات الكهربائية، التي تتطلب بطاريات يمكنها تحمل مستويات عالية من الضغط. على الرغم من أن فترة اختبار بطاريات السيارات الكهربائية تستمر عادة من ثلاث إلى أربع سنوات، إلا أن شركة Real Graphene متفائلة بشأن إمكانات التكنولوجيا الخاصة بها. ويعتقدون أن بطارياتهم القائمة على الجرافين يمكن أن تشحن سيارة كهربائية استهلاكية قياسية في أقل من ساعة، وهو تحسن كبير مقارنة بأوقات الشحن الحالية. 

التأثير التخريبي

يمكن أن تؤدي أوقات الشحن الأسرع للمركبات الكهربائية التي تتيحها بطاريات الجرافين إلى تغيير قواعد اللعبة، مما يجعل المركبات الكهربائية خيارًا أكثر جاذبية للمستهلكين. علاوة على ذلك، مع سعي الشركات بشكل متزايد إلى مواءمة عملياتها مع السياسات البيئية والاجتماعية والحوكمة، فمن المرجح أن ينمو الطلب على خيارات الطاقة النظيفة مثل بطاريات الجرافين. وهذا التحول يمكن أن يحفز المزيد من البحث والتطوير في هذا المجال، على الرغم من القيود الحالية في التمويل.

علاوة على ذلك، فإن إمكانات بطاريات الجرافين تمتد إلى ما هو أبعد من مجرد المركبات الكهربائية. فكر في الأجهزة المنزلية والأدوات الكهربائية، التي تعد جزءًا لا يتجزأ من حياتنا اليومية. يمكن أن تشهد هذه الأجهزة تحسنًا كبيرًا في عمرها الافتراضي وأدائها باستخدام بطاريات الجرافين. على سبيل المثال، يمكن للمثقاب اللاسلكي الذي يعمل ببطارية الجرافين أن يعمل لفترات أطول، مما يقلل من تكرار إعادة الشحن ويحسن الإنتاجية. وعلى نحو مماثل، من الممكن أن تصبح الأجهزة المنزلية، مثل المكانس الكهربائية وجزازات العشب، أكثر كفاءة وملاءمة للاستخدام. يمكن أن تؤدي هذه التحسينات إلى تحول في توقعات المستهلكين ومعاييرهم لهذه الأجهزة، مما يؤثر على الشركات المصنعة لاعتماد بطاريات الجرافين.

ومع ذلك، فإن ارتفاع تكلفة إنتاج الجرافين يشكل عائقًا كبيرًا أمام اعتماده على نطاق واسع. وعلى الرغم من ذلك، فإن الاهتمام الذي أبدته الشركات الكبرى، مثل تيسلا موتورز، وسامسونج، ومايكروسوفت، بتطوير بطاريات الجرافين يعد علامة واعدة. يمكن أن تؤدي مشاركتهم إلى تقدم في تقنيات الإنتاج، مما قد يؤدي إلى خفض التكاليف وجعل بطاريات الجرافين أكثر سهولة. وهذا يمكن أن يفتح نطاقًا واسعًا من التطبيقات لهذه المادة، بدءًا من الإلكترونيات الاستهلاكية وحتى أنظمة الطاقة المتجددة.

الآثار المترتبة على تقنية بطارية الجرافين

قد تشمل الآثار الأوسع لبطاريات الجرافين ما يلي:

• انخفاض كبير في تكلفة المركبات الكهربائية مما يزيد من تسريع تحول العالم بعيدًا عن مركبات الاحتراق بجميع أنواعها. 
• التطور المتسارع للطائرات الكهربائية ومركبات الإقلاع والهبوط العمودي VTOLs لحالات الاستخدام التجاري والمستهلك - مما يجعل النقل الحضري والطويل بدون طيار قابلاً للتطبيق.
• الاستثمار الحكومي في شبكات الطاقة الحديثة ومحطات الشحن التي يمكنها توصيل الكهرباء بأمان بطريقة تمكن من الشحن السريع القياسي مع بطاريات الجرافين.
• خلق وظائف جديدة بمجرد أن تتضاءل تكاليف التصنيع ويصبح الإنتاج الضخم لبطاريات الجرافين حقيقة واقعة.
• صناعات جديدة وفرص عمل في علوم المواد المتقدمة وإنتاج البطاريات.
• لوائح ومعايير جديدة لضمان الاستخدام الآمن والأخلاقي لبطاريات الجرافين، مما يؤدي إلى سوق تخزين طاقة أكثر أمانًا وتنظيمًا.
• ويؤثر توافر البطاريات الأطول عمرا والأسرع شحنا على الاتجاهات الديموغرافية، حيث يتمكن عدد أكبر من الناس، وخاصة في المناطق النائية، من الوصول إلى مصادر طاقة موثوقة.

أسئلة للنظر فيها

• من المحتمل أن تدوم المنتجات التكنولوجية ، مثل الهواتف المحمولة والأجهزة اللوحية ، والأجهزة التجارية الأخرى لفترة أطول عند تشغيلها بواسطة بطاريات الجرافين. ما هو تأثير ذلك في رأيك على مبيعات التجزئة والنزعة الاستهلاكية بشكل عام؟
• بالنظر إلى فوائد السيارة الكهربائية التي تعمل بالبطارية من الجرافين ، بما في ذلك قدرتها على الشحن السريع ، هل تعتقد أن بطاريات الجرافين ستحفز اهتمامًا أكبر بالسيارات الكهربائية وامتلاكها؟