ابتكرت مجموعة من الباحثين في المعهد المتقدم لأبحاث المواد (AIMR) بجامعة توهوكو بطارية ورقية من المغنيسيوم والهواء يمكن استخدامها في أجهزة استشعار نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) أو أجهزة استشعار مقياس التأكسج النبضي. واستلهامًا من الطريقة التي تتنفس بها النباتات، استفادوا من إمكانية إعادة تدوير الورق وطبيعته خفيفة الوزن، مما يجعل البطارية الهندسية تبشر بمصدر طاقة أكثر صداقة للبيئة.

تم نشر البحث الجديد عن بطارية ورقية نادرة عالية الأداء تعمل بالماء وخالية من المعادن النادرة: مصدر طاقة يمكن التخلص منه لأجهزة الاستشعار القابلة للارتداء في مجلة آر إس سي أبلايد إنترفيسز (RSC Applied Interfaces).

لأكثر من ألفي عام، كان الورق عنصرًا أساسيًا في الحضارة الإنسانية. لكن في هذه الأيام، لا يقتصر استخدام الورق على الكتابة. وهو يلعب أيضًا دورًا محوريًا في تحقيق مستقبل أكثر اخضرارًا.

تساعد الأجهزة الورقية خفيفة الوزن والرفيعة على تقليل الاعتماد على المواد المعدنية أو البلاستيكية، مع سهولة التخلص منها في نفس الوقت. بدءًا من أجهزة التشخيص الورقية التي توفر اكتشافًا اقتصاديًا وسريعًا للأمراض المعدية، وحتى البطاريات وأجهزة الطاقة التي توفر بديلاً صديقًا للبيئة لتوليد الطاقة، يجد العلماء طرقًا بارعة لاستخدام هذه المادة متعددة الاستخدامات.

الآن، قدم فريق من الباحثين في جامعة توهوكو تقريرًا عن بطارية ماغنسيوم-هواء (Mg-air) عالية الأداء تعتمد على الورق ويتم تنشيطها بواسطة الماء.

وأشار هيروشي يابو المؤلف للدراسة: “لقد استلهمنا هذا الجهاز من آلية التنفس في النباتات. تشبه عملية التمثيل الضوئي عملية الشحن والتفريغ في البطاريات. وكما تستخدم النباتات الطاقة الشمسية لتصنيع السكر من الماء في الأرض وثاني أكسيد الكربون من الهواء، تستخدم بطارياتنا المغنيسيوم كركيزة لتوليد الطاقة من الأكسجين والماء”.

لتصنيع البطارية، قام يابو وزملاؤه بربط رقائق المغنيسيوم على الورق، ثم أضافوا محفز الكاثود وطبقة انتشار الغاز مباشرة إلى الجانب الآخر من الورقة.

حققت البطارية الورقية جهد دائرة مفتوحة يبلغ 1.8 فولت، وكثافة تيار 1.0 فولت تبلغ 100 مللي أمبير/سم²، وأقصى خرج يبلغ 103 مللي واط/سم².

وأضاف يابو: “لم تظهر البطارية نتائج أداء مثيرة للإعجاب فحسب، بل إنها تعمل دون استخدام مواد سامة – بدلًا من ذلك باستخدام كاثودات الكربون والمحفز الكهربائي الصبغي الذي اجتاز تقييمات صارمة”.

وقام الباحثون باختبار البطارية باستخدام مستشعر مقياس التأكسج النبضي ومستشعر نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، مما يوضح تعدد استخداماتها للأجهزة القابلة للارتداء.

**

هذا التصميم مثير للإعجاب للغاية! زوج من هذه الأجهزة على التوالي من شأنه أن ينتج أفضل من 3.5 فولت، وهي المنطقة التي تعمل فيها الكثير من الأشياء الرائعة اليوم. حسنًا، إن القوة الكهربائية ليست أمرًا رائعًا، ولكن بالنسبة لجهاز يمكن ارتداؤه، هل تعتبر القوة الكهربائية الكبيرة مشكلة كبيرة في الوقت الحالي؟

يأمل المرء أن تكون تكاليف الإنتاج رخيصة للغاية. يمكن أن يكون هناك طلب كبير على هذه التكنولوجيا وسوف تتحسن. لذلك يأمل المرء أن يقوم بعض مصممي المنتجات بالتحقيق في الأمر والحصول على فرصة جيدة هنا لبدء بعض طاقة السوق.

اقرأ أيضًا الصين: هونغ كونغ يجب أن “تتمسك بشدة” بمسار الأمن القومي لحماية التنمية

المصدر: أويل برايس