تحويل قشور دوار الشمس إلى كربون صلب لتعزيز بطاريات أيون الصوديوم
ابتكار بطاريات باستخدام قشور بذور دوار الشمس
يمثل ابتكار بطاريات من قشور بذور دوار الشمس تحولاً واعداً في مجال تخزين الطاقة المستدامة. تسلط الأبحاث الحديثة، بما في ذلك دراسة من جامعة بلاد الباسك (UPV/EHU) نُشرت في أبريل 2026، الضوء على كيفية تحويل هذه النفايات الزراعية إلى مواد كربونية نشطة تتمتع بكفاءة عالية لاستخدامها في البطاريات القابلة للشحن. هذا الابتكار يساهم في تحسين قدرات تخزين الطاقة وزيادة الكثافة الظاهرية، مما يقلل الاعتماد على المواد الخام التقليدية.
طرق إنتاج الأقطاب الكهربائية
اعتمد فريق من الباحثين على إنتاج أقطاب سالبة (أنود) من الكربون المستخرج من النفايات العضوية، مثل بقايا القهوة، وسيقان النباتات، وقشور العنب، وأكواز الذرة، والسماد العضوي. لكن أفضل النتائج تحققت باستخدام قشور بذور دوار الشمس، التي أظهرت كفاءة أعلى في تخزين الطاقة.
تحويل القشور إلى كربون صلب
يتم تحويل قشور دوار الشمس إلى كربون صلب (Hard Carbon) من خلال عمليات المعالجة الحرارية والكيميائية. يتميز هذا النوع من الكربون ببنية مسامية تسمح بتخزين أيونات الصوديوم أو الليثيوم بكفاءة عالية.
تطوير بطاريات الصوديوم أيون
قام الباحثون بدمج الأنود المصنوع من قشور دوار الشمس مع أقطاب موجبة (كاثود) تحتوي على عناصر مثل الفاناديوم، والحديد، والتيتانيوم. وبعد تحليل دورة الحياة البيئية، تم اختيار التركيبة الأكثر كفاءة والتي تترك أقل تأثير على البيئة.
فوائد استخدام قشور بذور دوار الشمس
تستهدف الأبحاث بشكل أساسي تطوير بطاريات الصوديوم أيون (Sodium-ion batteries) كبديل لبطاريات الليثيوم التقليدية. يتميز الصوديوم بتوفره بكثرة وتكلفته المنخفضة. كما أن استخدام قشور البذور يقلل الاعتماد على المعادن النادرة والمكلفة مثل الكوبالت والنيكل.
نتائج الابتكارات الحالية
أظهرت النتائج الأولية أن البطاريات الجديدة قادرة على تخزين كمية مناسبة من الطاقة، وتتحمل حتى 1000 دورة شحن وتفريغ، ويمكن تعديل تركيبها الكيميائي حسب الاستخدام لتحقيق أفضل أداء بيئي. على الرغم من أن هذه البطاريات لا تزال أقل قدرة على المنافسة مقارنة ببطاريات الليثيوم-أيون، إلا أنها مناسبة للاستخدام في تطبيقات معينة مثل الأجهزة الصغيرة والأنظمة المساندة لتخزين الطاقة.
البحث المستمر والتوسع
يعمل الباحثون حالياً على تطوير نسخ أكبر وأكثر كفاءة لتوسيع نطاق استخدامها، مؤكدين أهمية البحث عن بدائل لبطاريات الليثيوم، خاصة مع تزايد الطلب العالمي على الطاقة. يعود سبب اختيار قشور بذور دوار الشمس لاحتوائها على نسبة عالية من السليلوز واللغنين. عند معالجتها حرارياً، تنتج هذه المواد كربونات ذات مساحة سطحية كبيرة وخصائص كهربائية متميزة تجعلها مثالية لهياكل البطاريات المتطورة.
