كيف يمكن استخدام قشور الفاكهة لتشغيل السيارات الكهربائية؟

تحويل نفايات الفاكهة إلى تقنية لتخزين الكهرباء، يمكن استخدامها في تشغيل السيارات الكهربائية، علاوة على أن هذا من شأنه أن يقلل من هدر الطعام ويعزز تخزين الطاقة النظيفة. 

وقام الباحثون بتحويل قشور المانغستين إلى مواد كربونية متخصصة استخدمها في صنع خلايا تخزين الطاقة فائقة المكثفات.

ما هو المكثف الفائق؟

المكثفات الفائقة عبارة عن نوع من خلايا تخزين الطاقة، تشبه البطارية، ولكن مع بعض الاختلافات الرئيسية. إنها أجهزة مستقلة تخزن الطاقة وتُطلقها تلقائيًا.

ويكمن الفرق الأكبر بين المكثف الفائق والبطارية في سرعة شحن المكثف الفائق وإطلاقه للطاقة، وذلك في حين أن البطاريات مصممة لتوفير الطاقة بشكل ثابت على مدى فترات زمنية أطول (مثل دقائق أو ساعات)، فإن المكثفات الفائقة مصممة لتوفير الطاقة بسرعة فائقة - في غضون ثوانٍ أو دقائق، وهذا يجعلها مثالية للتطبيقات التي تتطلب دفعة سريعة من الطاقة.

وربما تستخدم المكثفات الفائقة يوميًا دون أن تدرك ذلك. فهي تساعد أجهزة مثل ومضات كاميرا هاتفك الذكي، وأجهزة تشغيل السيارات الكهربائية، وأجهزة تتبع اللياقة البدنية، والساعات الذكية التي تحتاج إلى دفعات طاقة سريعة على العمل بكفاءة.

وعند تصنيع الأجهزة، يختار المصنعون استخدام بطارية أو مكثف فائق من أجل السيارات الكهربائية، يعتمد هذا القرار على مقدار الطاقة المطلوبة وسرعة الشحن. في معظم الأحيان، لا يدرك المستهلكون وجود بطارية أو مكثف فائق داخل أجهزتهم.

وفي خلايا تخزين الطاقة حيث تُخزن الشحنات الكهربائية، تُعد الأقطاب الكهربائية أساسية. يمكن صنع أقطاب المكثفات الفائقة من الكربون المنشط. يمكن صنع هذا من نفايات الكتلة الحيوية، مثل قشور جوز الهند، وقشور الموز، وقشور المانغستين، وتفل القهوة. 

ما استخدامات المكثفات الفائقة؟

إلى جانب ومضات الكاميرات وأبواب الطوارئ، تُعدّ المكثفات الفائقة مفيدة في مجال الطاقة المتجددة. فهي تعمل كإسفنجات طاقة فائقة السرعة، قادرة على امتصاص الكهرباء الزائدة بسرعة عند إنتاج الألواح الشمسية أو توربينات الرياح لكميات كبيرة منها. كما يمكنها إطلاق هذه الطاقة بسرعة عند إنتاج كميات قليلة منها. وهذا يُساعد على الحفاظ على استقرار تدفق الطاقة حتى في الأحوال الجوية غير المشمسة أو العاصفة.

ولا تزال المكثفات الفائقة تُمثل قطاعًا صغيرًا في عالم تخزين الطاقة، حيث تتراوح مبيعاتها بين 3 و4 مليارات دولار أمريكي سنويًا. ولتوضيح ذلك، تتراوح مبيعات بطاريات الليثيوم أيون بين 50 و60 مليار دولار أمريكي سنويًا. يُصنع معظمها في الصين واليابان، مع إنتاج بعض المنتجات في أوروبا وأمريكا أيضًا.

ما الدور الذي يمكن أن تلعبه قشور المانغوستين؟

لم تُجرَ سوى أبحاث قليلة حول استخدام قشور فاكهة المانغوستين لإنتاج الكربون، ومع ذلك، تنمو أشجار المانغوستين بكثرة من الساحل الشرقي لجنوب إفريقيا إلى الصومال وغينيا، وتتميز بقدرتها على تحمل الجفاف والعواصف المطرية.

وتحتوي قشورها بشكل طبيعي على مركبات غنية بالكربون بنسبة تتراوح بين 35% و45%. عند معالجتها بالتجفيف والتسخين الخالي من الأكسجين والتنشيط الكيميائي، تتحول هذه القشور إلى كربون نشط.