إريك نيكامب وبول فولتشوكاس من Team Better / e ، وهو فريق طلابي من جامعة أيندهوفن للتكنولوجيا (TU / e) ، في مهمة لتطوير بطاريات تدفق الأكسدة والاختزال الصديقة للبيئة والفعالة من حيث التكلفة والتي يمكنها تشغيل مدن بأكملها خلال أوقات عدم كفاية إمدادات الطاقة المتجددة.
مدفوعا بالرغبة في مواجهة التحديات المجتمعية ، شكل الجيل الحالي من طلاب TU / e العديد من الفرق الطلابية ، حتى في مواجهة الأحداث العالمية مثل جائحة COVID-19. من بين هذه الفرق فريق Better / e ، الذي تأسس أثناء الوباء وهو مصمم على إحداث فرق.
يوضح إريك نيكامب ، طالب الماجستير في الهندسة الكيميائية وأحد مؤسسي Team Better / e: “في عام 2020 ، أثناء الوباء ، انضممت إلى أكاديمية TU / e Honors. كنت أعلم أنني لا أريد الانضمام إلى فريق طلابي حالي ، بل تطوير مشروعي الخاص. بعد مناقشات مكثفة مع الموظفين ، أصبحت مهتما بإمكانات البطاريات المعدنية السائلة “.
كان بول فولتشوكاس ، طالب الهندسة الميكانيكية ، مفتونا بنفس القدر بمفهوم البطاريات المعدنية السائلة وقرر الانضمام إلى الفريق بسبب افتتانه بتدفقات السوائل وإدارة الحرارة.
ومع ذلك ، بعد عام من البحث المكثف ، حول الفريق تركيزه من البطاريات المعدنية السائلة إلى بطاريات تدفق الأكسدة والاختزال. أثبتت الفكرة الأصلية للبطاريات المعدنية السائلة أنها أكثر تعقيدا في الممارسة العملية ، حيث كان من الصعب تحقيق البيئة المطلوبة لمنع المعدن من الصدأ.
من ناحية أخرى ، توجد بطاريات تدفق الأكسدة والاختزال بالفعل في المختبر ويتم إنتاجها على نطاق تجاري في الصين. يعتمد الجيل الأول من هذه البطاريات على الفاناديوم ، وهو معدن أرضي نادر. يهدف Team Better / e إلى تطوير بديل أكثر صداقة للبيئة وفعالية من حيث التكلفة يعتمد على الحديد ، وهو متوفر بكثرة.
آلية عمل بطارية تدفق الأكسدة والاختزال واضحة إلى حد ما. يتكون من خزانين ، خزان موجب وخزان سالب ، مفصولين بنواة تحدث فيها تفاعلات كيميائية. تحتوي الخزانات على مركبات كيميائية مختلفة من الحديد ، وتتضمن التفاعلات تحويل أيونات الحديد وإطلاق أو امتصاص الإلكترونات. من خلال التحكم في هذه التفاعلات ، يمكن للبطارية تخزين الطاقة وإطلاقها.
في الماضي ، كانت بطاريات تدفق الأكسدة والاختزال تقتصر على التطبيقات الصغيرة بسبب مشاكل الأغشية المطلوبة. ومع ذلك ، فإن التطورات الحديثة في تكنولوجيا الأغشية ، مثل البحث الذي أجراه أستاذ TU / e Antoni Forner-Cuenca ، جعلت التطبيقات واسعة النطاق ممكنة.
يواجه Team Better / e العديد من التحديات التكنولوجية في تطوير بطارية تدفق الأكسدة والاختزال. إنهم يعملون على تحسين تصميم مبيت البطارية لمنع التسرب ومعالجة مشكلات مثل تطور الهيدروجين وتشكيل الحديد الصلب ، والتي يمكن أن تؤثر على كفاءة البطارية وسلامتها.
الهدف الأول للفريق هو إظهار وظائف بطارية تدفق الأكسدة والاختزال على مستوى خلية واحدة. بمجرد تحقيق ذلك ، يخططون لبناء مظاهرة صغيرة الحجم لمطار أيندهوفن لعرض ابتكاراتهم للجمهور. الخطوة التالية هي تطوير كومة من الخلايا ، والتي يمكن أن تشغل مبنى في الحرم الجامعي.
يتلقى Team Better / e الدعم من مصادر مختلفة ، بما في ذلك الجامعة وأكاديمية Honors ومشروع بطارية FAIR. كما أنهم يتبنون نهج الابتكار المفتوح ، بهدف إتاحة أبحاثهم وتطويرهم كمصدر مفتوح لتشجيع المزيد من التقدم في تكنولوجيا بطاريات تدفق الأكسدة والاختزال.
الفريق مفتوح للأعضاء الجدد الذين ينضمون إلى مشروعهم ويهتم بشكل خاص بالتعاون مع أعضاء هيئة التدريس الذين يمكنهم توفير الوصول إلى مواد عالية الجودة. على الرغم من التحديات التي يواجهونها ، فإن كونهم جزءا من Team Better / e كان تجربة مجزية للطلاب ، مما سمح لهم بالنمو خارج المناهج الدراسية واكتساب مهارات قيمة.
في النهاية ، يهدف Team Better / e إلى المساهمة في تطوير تخزين البطاريات على نطاق واسع وترك تأثير دائم للآخرين للبناء عليه. من خلال نهجهم المبتكر لبطاريات تدفق الأكسدة والاختزال الصديقة للبيئة والفعالة من حيث التكلفة ، فإنهم يمهدون الطريق لمستقبل أكثر استدامة.
