تطوير حل لتعزيز كفاءة بطارية الليثيوم والكبريت
تاريخ النشر: 3rd, May 2025 GMT
أبوظبي: ميثا الأنسي
تعاون فريق من الباحثين من جامعة خليفة للعلوم والتكنولوجيا في أبوظبي، يشمل الدكتور دينيش شيتي، والدكتور كايارامكودات تشاندران رانجيش وصفا جابر، مع باحثين من المختبر الكيميائي الوطني التابع لمجلس البحوث العلمية والصناعية في الهند وجامعة دريسدن التقنية في ألمانيا، لتطوير حلٍ مبتكرٍ تمثل في مادة جديدة لحبس الكبريت تعتمد على الأطر العضوية التساهمية، حيث توفّر هذه المواد حبساً كيميائياً وفيزيائياً قويّاً لليثيوم متعدد الكبريتيد وهو ما يمنع انتقالها في البطارية ويثبّت أداء البطارية على مدى مئات الدورات.
قال الدكتور دينيش: «أدى التطور السريع للإلكترونيات الحديثة والسيارات الكهربائية إلى تطوير بطاريات قابلة لإعادة الشحن أكثر أماناً بسعة أكبر وتكاليف أقل وتُعتبر بطاريات الليثيوم والكبريت القابلة لإعادة الشحن، مرشحاً واعداً، لكن يظل أداؤها أقل بكثير من قدراتها النظرية على الرغم من البحوث المكثفة التي تُجرى عليها وقد استخدمنا عملية تصميم المواد على المستوى الجزيئي لكشف العلاقة بين البنية والنشاط في تعزيز أداء الأقطاب الكهربائية المستضيفة لبطاريات الليثيوم والكبريت».
وأشاروا إلى أن الأطر العضوية التساهمية فئة من المواد التي تشكل هياكل ثنائية أو ثلاثية الأبعاد من خلال التفاعلات بين مكوناتها العضوية وينتج عنها روابط تساهمية قوية تخلق مواد بلورية مسامية وقد صمم الفريق البحثي الأطر العضوية التساهمية الخاصة بالنانوغرافين المرتبط بالكالكون والذي يعمل كمضيف متقدم للكبريت، حيث توفر هذه الأطر حبساً مزدوجاً لبطاريات الليثيوم والكبريت من خلال المحاصرة الفيزيائية وتمنعها البنية الدقيقة التي يسهل اختراقها من الهروب والتثبيت الكيميائي، كما تشكل مجموعات الكالكون والبيريدين روابط قوية في الأطر التساهمية العضوية مع عديد كبريتيد الليثيوم، تساعدها على البقاء في مكانها، فتقمع هذه التفاعلات الجزيئية تأثير التنقّل متعدد الكبريتيد وتسمح باستخدامٍ أكثر كفاءة واستقراراً للكبريت.
وأوضحوا أن البطاريات في تجارب الفريق، احتفظت بنسبة 80% من سعتها الأصلية حتى بعد 500 دورة، كما حسنت الخواص الحركية للأكسدة والاختزال معدلات الشحن والتفريغ ويمكن لهذه التكنولوجيا قريباً ومع مزيد من التحسين، تشغيل أي شيء بدايةً من السيارات الكهربائية ووصولاً إلى تخزين الطاقة المتجددة على نطاق الشبكة، الأمر الذي يقرّبنا من بلوغ مستقبل أنظف وأكثر استدامة.
المصدر: صحيفة الخليج
كلمات دلالية: فيديوهات جامعة خليفة للعلوم والتكنولوجيا باحثون
إقرأ أيضاً:
"كود ممارسات الري".. منظومة مبتكرة تحسن كفاءة المياه والإنتاج الزراعي
طرحت المؤسسة العامة للري مشروع "كود ممارسات الري" عبر منصة ”استطلاع“، في خطوة إستراتيجية تهدف إلى إحداث تحول جذري في إدارة الموارد المائية المستخدمة في الزراعة.
وأوضحت المؤسسة أن هذه المبادرة النوعية تسعى لنقل القطاع من الممارسات التقليدية إلى منظومة متكاملة تعتمد على الابتكار والمعايير الفنية الدقيقة، بما يواكب التحديات المائية ويعزز الأمن الغذائي.
أخبار متعلقة تعاون بحثي بين ”الري“ وجامعة الإمام عبدالرحمن لتطوير تقنيات الريمليون ريال غرامة وإلغاء الترخيص.. عقوبات مخالفي كود الطرق السعودي-عاجلخلو من الآفات وترخيص لـ5 سنوات.. شروط جديدة لتنظيم المشاتلويشكل الكود الجديد، بحسب المؤسسة، مرجعًا فنيًا موحدًا يهدف إلى تحسين كفاءة أنظمة الري بشكل ملموس، وتعزيز الإنتاج الزراعي، وتمكين القطاع من التكيف الفعال مع ظروف ندرة المياه.مؤشرات أداء دقيقةوأشارت المؤسسة إلى أن الكود يرتكز على مجموعة من مؤشرات الأداء الرئيسية، التي صُممت لتكون أدوات قياس فعالة لتقييم أداء أنظمة الري الحديثة من جوانب متعددة، تشمل البيئة، وفعّالية النظام التشغيلية، والجوانب العمالية، والتكاليف الرأسمالية، بالإضافة إلى كفاءة استخدام المياه واستهلاك الطاقة.
وأكدت أن هذه المؤشرات ستُوظف كأداة مراقبة مستمرة تمكن المزارعين والتقنيين من تقييم الأداء بدقة ومقارنته بالمعايير المستهدفة، ومن ثم تحسينه بما يتماشى مع أهداف التنمية الزراعية الشاملة.
وأفادت المؤسسة بأنها ستُلزم مقدمي خدمات تصميم وتشغيل أنظمة الري بتحديد القيم المستهدفة لمؤشرات الأداء ضمن تقارير التصميم وعروض الأسعار المقدمة، وسيُطلب منهم تقديم تفاصيل دقيقة لمكونات النظام المقترح، وهو ما يضمن، وفقاً للمؤسسة، درجة عالية من الشفافية والمسائلة عند مراجعة وتدقيق المشاريع من قبل الجهات المختصة.
.article-img-ratio{ display:block;padding-bottom: 67%;position:relative; overflow: hidden;height:0px; } .article-img-ratio img{ object-fit: contain; object-position: center; position: absolute; height: 100% !important;padding:0px; margin: auto; width: 100%; } "كود ممارسات الري".. منظومة مبتكرة تحسن كفاءة المياه والإنتاج الزراعي - مشاع إبداعيتبني التقنيات الحديثةوأكدت المؤسسة أن ”كود ممارسات الري“ يواكب أحدث التوجهات العالمية في مجال الزراعة الرقمية، حيث يشدد على ضرورة استخدام تقنيات الاستشعار عن بُعد وإنترنت الأشياء «IoT» لمراقبة أنظمة الري بشكل فعال وتحسين استجابتها للمتغيرات البيئية المتسارعة، وسيتم توظيف صور الأقمار الصناعية والطائرات بدون طيار لتحليل نمو المحاصيل وقياس مستويات رطوبة التربة ومعدلات البخر والنتح الفعلية، بينما ستتيح منصات نظم المعلومات الجغرافية متابعة الأداء بشكل شهري على مستوى وحدات الري المختلفة.
وعلى مستوى الحقل مباشرة، أوضحت المؤسسة أن تطبيقات الهواتف الذكية وأجهزة الاستشعار المرتبطة بالمنصات السحابية وتقنيات الذكاء الاصطناعي ستسهم في تتبع الأداء بشكل لحظي.
ويشمل ذلك مؤشرات حيوية مثل دقة بيانات المستشعر، ووقت التشغيل الفعلي للنظام، ومعدل نجاح نقل البيانات، كما يتضمن الكود مؤشرات لتقييم أداء الشبكات اللاسلكية المستخدمة في نقل البيانات، مثل قوة الإشارة، وزمن الانتقال، ومعدل فقدان البيانات، وكلها عوامل تعزز من موثوقية النظام واستدامته التشغيلية.تخطيط وطني وإقليميوشددت المؤسسة على أن الكود يولي أهمية قصوى للتخطيط المتكامل لعمليات الري على المستويين الوطني والإقليمي، وفي هذا الإطار، يدعو الكود إلى ضرورة إعداد خطة وطنية رئيسية للري وخطط إقليمية مفصلة لكل محافظة، وذلك بالتنسيق الوثيق مع وزارة البيئة والمياه والزراعة والجهات الأخرى ذات العلاقة، مع التأكيد على أهمية إشراك المزارعين ومؤسسات المجتمع المدني في هذه العملية التخطيطية.
ويرتكز هذا التخطيط، كما بينت المؤسسة، على استخدام مصادر مياه بديلة ومستدامة، مثل مياه الصرف الصحي المعالجة والمياه السطحية المتجمعة في السدود، مع وضع قيود على استخدام المياه الجوفية لضمان استدامتها للأجيال القادمة. ويأخذ التخطيط المقترح في الاعتبار عوامل متعددة مثل توفر المياه، ونوع التربة، والظروف المناخية السائدة، وتكاليف نقل المياه، وقرب المواقع الزراعية من الأسواق، كما يشترط الكود إدراج مؤشرات أداء واضحة لتقييم الجدوى الاقتصادية والبيئية للاستثمارات الموجهة لقطاع الري.توافق الخطط مع رؤية السعودية 2030وأكدت المؤسسة العامة للري ضرورة تكامل خطط الري مع الخطط التنموية الكبرى في المملكة، بما يتماشى مع مستهدفات رؤية السعودية 2030، ويشمل ذلك التنسيق مع قطاعات الأراضي، والتنمية الزراعية، وإدارة الموارد البيئية، بالإضافة إلى خطط التكيف مع التغيرات المناخية.
وشددت على أهمية الربط الفعال بين مواقع إنتاج مياه الصرف الصحي المعالجة ومواقع استخدامها في الأغراض الزراعية، مع الالتزام بتحديث خطط الري ونشرها على الموقع الإلكتروني للمؤسسة كل خمس سنوات على الأقل، لضمان الشفافية والمرونة في مواجهة التحديات المستقبلية.
ويلزم الكود الجديد، مشاريع الري، بالامتثال الكامل للإستراتيجية الوطنية للموارد المائية وخطط حماية البيئة، بما يتفق مع أحكام قانون المياه السعودي.
وفي هذا الصدد، نصت المادة 24 من الكود على ضرورة احتواء كل نظام ري على شبكة صرف متكاملة لمنع حدوث أي تلوث بيئي، وأجازت المادة 25 استخدام المياه المعالجة ثانويًا في الري المقيد وبعض الاستخدامات الصناعية المحددة، وذلك بعد التحقق الدقيق من مطابقتها للمعايير الصحية والبيئية المعتمدة.أبرز المخاطر وإرشادات السلامةوأفرد الكود، وفقاً للمؤسسة، فصلًا هامًا لتوضيح المخاطر الصحية المحتملة المرتبطة باستخدام مياه الصرف الصحي المعالجة في عمليات الري، والإجراءات الوقائية الصارمة التي يجب اتباعها لتفادي تلك المخاطر.
وتشمل أبرز هذه المخاطر وجود مسببات أمراض متنوعة مثل البكتيريا «كالإشريكية القولونية والسالمونيلا»، والفيروسات «كالتهاب الكبد A وE»، والطفيليات «كالجيارديا والكريبتوسبوريديوم»، والديدان الطفيلية.
كما تشمل المخاطر المحتملة الملوثات الكيميائية مثل المعادن الثقيلة «كالرصاص والكادميوم»، والمبيدات الحشرية، وبقايا الأدوية، بالإضافة إلى مهيجات جلدية قد تنتج عن التلامس المباشر مع هذه المياه.
وتوصي المؤسسة من خلال الكود بتطبيق سلسلة من تدابير الوقاية الصارمة، منها إلزام العاملين بارتداء معدات الحماية الشخصية المناسبة كالقفازات والأحذية الواقية والأقنعة.
وشددت على على الالتزام بممارسات النظافة الشخصية كغسل اليدين بالصابون بانتظام، واستخدام تقنيات المعالجة الثلاثية المتقدمة «مثل الكلورة، والأشعة فوق البنفسجية، والأوزون» وأنظمة الترشيح الغشائي لضمان إزالة الملوثات البيولوجية والكيميائية.إدارة المخاطر والامتثالوأشارت المؤسسة إلى أن الكود يتضمن إجراءات صارمة لرصد جودة التربة المروية، وتقييم مدى تراكم المعادن الثقيلة فيها، واختيار المحاصيل الزراعية المناسبة التي تحد من انتقال الملوثات إلى السلسلة الغذائية.
ويؤكد الكود على ضرورة الامتثال التام لمعايير منظمات دولية مرموقة مثل منظمة الصحة العالمية «WHO»، ومنظمة الأغذية والزراعة للأمم المتحدة «FAO»، والمنظمة الدولية للتوحيد القياسي «ISO» في كافة مراحل معالجة المياه وإعادة استخدامها.نظام الرقابة الرقميويؤسس ”كود ممارسات الري“، بحسب المؤسسة، لإطار رقابي رقمي متطور يعتمد على أدوات إنترنت الأشياء «IoT» ولوحات معلومات مركزية تتيح مراقبة الامتثال للمعايير في الوقت الفعلي.
ويشمل هذا الإطار تطبيقات متنقلة لجمع البيانات والإبلاغ عن أي حوادث أو تجاوزات، وأجهزة استشعار متطورة لمراقبة جودة المياه بشكل مستمر، وإجراء تدقيقات دورية رقمية، بالإضافة إلى توفير لوحات معلومات تفاعلية تمكن الجهات المعنية من اتخاذ قرارات مستنيرة قائمة على البيانات الدقيقة.
ويتيح الكود، كما أوضحت المؤسسة، مشاركة التقارير والبيانات عبر مختلف الأدوار الإدارية المعنية، ويشجع على إشراك جميع أصحاب المصلحة في عملية تحسين الأداء من خلال حلقات تغذية راجعة مستمرة.
وبذلك، يمثل ”كود ممارسات الري“ نقلة نوعية في أساليب إدارة الموارد المائية في المملكة العربية السعودية، مستندًا إلى أحدث ما توصلت إليه التقنيات والمعايير الدولية، ومدفوعًا برؤية إستراتيجية طموحة تجمع بين تحقيق الإنتاج الزراعي المستدام، وحماية البيئة، وتعزيز الأمن المائي الوطني.
اللواء شقير: ستعود المناطق المحتلة في الجنوب الى الدولة وأهلها