أدى الطلب المتزايد على السيارات الكهربائية إلى تطوير أنواع مختلفة من البطاريات ذات كثافة طاقة عالية ودورات حياة طويلة وتكلفة منخفضة. اكتسبت بطارية أكسيد الزنك ، الموضحة في الشكل 1 ، اهتمامًا نظرًا لسعرها المنخفض وأمانها العالي وصديقها للبيئة. هذه البطاريات لها تطبيقات محتملة في عجلتين ، وهي وسيلة نقل شائعة في العديد من البلدان النامية. في هذه المقالة ، سنناقش إمكانات بطاريات أكسيد الزنك ذات العجلتين كاقتصاد دائري ، مع التركيز على فوائدها وتحدياتها وآفاقها.
فوائد بطاريات أكسيد الزنك
توفر بطاريات أكسيد الزنك العديد من الفوائد مقارنة بالبطاريات التقليدية ، مما يجعلها بديلاً واعدًا بعجلتين. أولاً ، أنها صديقة للبيئة ، حيث لا تحتوي على أي معادن ثقيلة سامة مثل الرصاص أو الكادميوم2. هذا يجعل من السهل إعادة تدويرها ، مما يقلل من الأثر البيئي للتخلص منها. ثانيًا ، لديهم كثافة طاقة عالية ، مما يعني أنه يمكنهم تخزين طاقة أكثر من البطاريات الأخرى من نفس الحجم والوزن. وهذا يسمح بنطاقات أطول ، مما يجعلها مثالية للدراجات ذات العجلتين التي تتطلب إعادة شحن متكررة. أخيرًا ، فهي منخفضة التكلفة ، مما يجعلها في متناول المستهلكين ، لا سيما في البلدان النامية3.
تحديات بطاريات أكسيد الزنك
على الرغم من فوائدها المحتملة ، تواجه بطاريات أكسيد الزنك العديد من التحديات التي يجب معالجتها قبل أن يمكن استخدامها على نطاق واسع للدراجات ذات العجلتين. أولاً ، تتميز بكفاءة أقل من البطاريات الأخرى ، مما يعني أنها تفقد المزيد من الطاقة أثناء الشحن والتفريغ. هذا يقلل من أدائهم العام ويزيد من وقت الشحن4. ثانيًا ، لها عمر أقصر من البطاريات الأخرى ، مما يعني أنها تحتاج إلى استبدالها بشكل متكرر ، مما يزيد من تكلفة الملكية. أخيرًا ، تتطلب عملية تصنيع متطورة تتضمن درجات حرارة عالية وضغوطًا ، مما يزيد من تكلفة إنتاجها.
آفاق
على الرغم من التحديات ، تتمتع بطاريات أكسيد الزنك بمستقبل واعد كاقتصاد دائري للعجلتين. يعمل الباحثون على تحسين كفاءتها وعمرها ، مما يجعلها أكثر قدرة على المنافسة مع البطاريات الأخرى. بالإضافة إلى ذلك ، تؤدي التطورات في علم المواد إلى تطوير مواد جديدة يمكن أن تعزز أدائها. على سبيل المثال ، طور باحثون في المعهد الهندي للتكنولوجيا (IIT) حيدر أباد بطارية أكسيد الزنك التي تستخدم إلكتروليتًا جديدًا يزيد من كفاءتها وعمرها. علاوة على ذلك ، فإن الطلب المتزايد على السيارات الكهربائية في البلدان النامية يمثل فرصة للتبني الواسع لبطاريات أكسيد الزنك في المركبات ذات العجلتين5.
تطبيقات أكسيد الزنك
- صناعة المطاط: يستخدم أكسيد الزنك في صناعة المطاط كعامل فلكنة ، مما يساعد على تحسين الخواص الميكانيكية لمنتجات المطاط.
- السيراميك: يستخدم أكسيد الزنك كتدفق في إنتاج السيراميك لتقليل درجة انصهار مواد السيراميك وتحسين خصائصها.
- الدهانات والطلاءات: أكسيد الزنك هو صبغة في الدهانات والطلاء بسبب عتامة معامل انكساره العالي ومقاومته الجيدة للعوامل الجوية.
- المواد اللاصقة: تستخدم كعامل ربط في المواد اللاصقة نظرًا لقدرتها على تحسين الالتصاق وزيادة قوة الرابطة.
- الإلكترونيات: نظرًا لخصائصه الإلكترونية الفريدة ، يُستخدم أكسيد الزنك في الإلكترونيات كمادة شبه موصلة في الترانزستورات والخلايا الشمسية وأجهزة الاستشعار.
خاتمة
في الختام ، توفر بطاريات أكسيد الزنك العديد من الفوائد كاقتصاد دائري للسائقين ذات العجلتين ، بما في ذلك التكلفة المنخفضة ، والملاءمة البيئية ، وكثافة الطاقة العالية. بينما يواجهون تحديات مثل الكفاءة المنخفضة والعمر الافتراضي الأقصر ، فإن جهود البحث والتطوير المستمرة تعالج هذه القضايا. مع استمرار تزايد الطلب على السيارات الكهربائية ، من المحتمل أن تصبح بطاريات أكسيد الزنك خيارًا رائدًا للعربات ذات العجلتين في البلدان النامية.
مراجع
[1] Kinaci ، إيفي. (2015). التحقيق العددي لقوى السحب على سحب الجسيمات في التدفق غير النيوتوني. 10.13140 / RG.2.1.3519.2809.
[2] وو ، ج ، وآخرون. (2021). التقدم الأخير في بطاريات الزنك الهوائية: الآليات والمواد والتطبيقات. المواد اليوم للطاقة ، 20 ، 100696.
[3] قمر ، ر. ، وحسين ، م. (2019). بطارية قابلة لإعادة الشحن تعتمد على أكسيد الزنك: مراجعة. مراجعات الطاقة المتجددة والمستدامة ، 99 ، 125-137.
[4] بانيغراهي ، ر ، وآخرون. (2021). إلكتروليت هجين عالي الأداء لبطاريات أكسيد الزنك القابلة لإعادة الشحن. مواد الطاقة التطبيقية ACS ، 4 (1) ، 1319-1327. [5] Vashishtha ، R. ، وآخرون. (2020). مراجعة للمركبات الكهربائية وتقنيات البطاريات من أجل النقل المستدام. مجلة الإنتاج الأنظف ، 261 ، 121230.
اكتشاف المزيد من مجلة الإخلاص
اشترك للحصول على أحدث التدوينات المرسلة إلى بريدك الإلكتروني.
