هل تنهي هذه المادة مشكلات تخزين الطاقة؟

يعد الجرافين المادة الأنحف التي عرفها البشر على الإطلاق، إذ أنه أرق مليون مرة من شعرة الإنسان، ويعد أول مركب في العام ذو بعدين، وهو مكون يمتاز بالخفة والشفافية والقوة التي تفوق الصلب 200 مرة.
 

ويتحلى الجرافين بمرونة أكبر من الصلب وله قدرة فائقة على التوصيل، وهو مكون قد يلعب دورًا رئيسًا في تغيير مفاهيم تخزين الطاقة، بحسب تقرير لموقع "أويل بريس".
 

والجرافين هو مادة نانوية عرفت بالمعجزة منذ أن تم عزلها عام 2004 من قبل الباحثين في جامعة مانشستر، البروفيسور "أندريه جيم" والبروفيسور "كونستانتين نوفوسيلوف" الحائز على جائزة "نوبل" في الفيزياء عام 2010.
 

ويتكون الجرافين من طبقة واحدة من ذرات الكربون في هيكل يشبه خلية النحل، ويشكل الجرافيت من طبقات عديدة منه، لذلك هناك فرص لظهوره مع استخدام الأقلام الرصاص.
 

استخدامات محتملة
 

- الجرافين هو موصل ممتاز للكهرباء، ومن المتوقع استخدامه مستقبلًا في قطاعات تخزين الطاقة، ويعتقد أنه قادر على إطالة عمر بطاريات الليثيوم-أيون بشكل كبير.
 

- يمكن لمكثفات الجرافين توفير الطاقة في حين تستهلك قليلًا منها مقارنة بالتكنولوجيات التقليدية، كما يمكن الاستعانة بها في تطبيقات شبكات الكهرباء، من خلال تخزين طاقة الشمس والرياح، وفقًا لرؤية جامعة مانشستر.
 

- لكن الأمر الصعب فيما يخص الجرافين، هو معاناة العلماء والشركات من أجل التوصل لطريقة فعالة من الناحية الاقتصادية للحصول على كميات كبيرة هذا المورد يمكن استغلالها تجاريًا.
 

- خلال السنوات الأخيرة، أنفقت مليارات الدولارات في البحوث على أمل تطبيق استخدمات هذا المورد العجيب خارج المختبرات على نطاق واسع وبتكاليف مجدية.
 

عقبة التكاليف
 

- أحدث تطور في أبحاث الجرافين، كان في السويد حينما زاد الباحثون في جامعة لينكوبينغ قدرة المورد على تخزين الشحنات الكهربائية عن طريق بعض التعديلات على سطحه، وهو ما درسه الباحثون بطريقة متقنة.
 

- قاس الباحثون بجامعة لينكوبينغ خصائص الجرافين المؤكسد واكتشفوا أن قدرته على تخزين الكهرباء كانت مرتفعة للغاية، وفقًا للباحث بالجامعة "ميخائيل فاجين".
 

- مع ذلك يعترف الباحثون أنه على الرغم من تقديم دراستهم لمزيد من الأفكار حول كيفية استخدام الجرافين إلا أن هناك حاجة لكثير من العمل لتطبيق النتائج على نطاقا أوسع.
 

- يؤكد الباحثون أن دراسة خصائص الجرافين تزيد من تعقيد حقيقة أن المورد يمكن إنتاجه بطرق متنوعة، لا سيما بعدما استخدمت طريقة التقشير الميكانيكي أولًا في جامعة مانشستر لعزل المادة.
 

- لكن هذه العملية بطيئة جدًا للاستخدام في النواحي الصناعية، وباهظة التكاليف، حيث تكلف إنتاج ميكرومتر مربع (واحد من مليون جزء من المتر) من الجرافين  نحو ألف دولار، ما يجعله واحد من أغلى موارد الأرض.
 

تطور واستبشار بالمستقبل
 

- هناك طريقة أخرى للحصول الجرافين وهي "ترسب الأبخرة الكيميائية"، وهي الأكثر شيوعًا قبل ثلاث سنوات، إذ بلغت التكلفة 100 ألف دولار للمتر المربع، لكن في كثير من الأحيان أثمرت هذه الطريقة منتجًا معيبًا.
 

- شركة "جنرال جرافين" التي تخطط لإنتاج مليون متر مربع من الجرافين سنويًا بحلول نهاية العقد الجاري، تقول إن تكلفة إنتاج هذ المورد انخفضت إلى ما بين 10 آلاف إلى 20 ألف دولار للمتر المربع.
 

- حصل باحثو جامعة ولاية كانساس، على براءة اختراع لعملية إنتاجية أسفرت عن توفير كميات كبيرة من الجرافين عن طريق تفجير المواد المحتوية على الكربون، وذلك عن طريق الصدفة أثناء محاولة للتوصل إلى مكون آخر.
 

- قال البروفيسور "كريس سورنسن" قائد فريق البحث إن العملية كان لها العديد من الخصائص الإيجابية، لا سيما فيما يتعلق بالجدوى الاقتصادية، والقدرة الإنتاجية واسعة النطاق، وعدم وجود مركبات كيميائية سيئة.
 

- بالطبع لا زالت هذه الطريقة بحاجة للتطوير والتحسين، وبالنهاية إذا نجح قطاع الطاقة والعلماء في التوصل لطريقة لإنتاج كميات كبيرة من الجرافين عالي الجودة وبتكاليف منخفضة، فإن المركب المعجزة سيعيد تشكيل مستقبل تخزين الطاقة.