عالم مصري يمهد لنقلة كبرى في صناعة المكثفات الخارقة

اكتشف عالم مصري طريقة لصنع "مكثفات خارقة (Super capacitors)" وبطاريات يمكن شحنها في ثوان وتدوم لفترات طويلة، وذلك أثناء عمله على ابتكار طريقة عملية لاستخلاص مادة "الجرافين" أثناء دراسته بجامعة كاليفورنيا بلوس أنجلوس الأميركية.
ويعد "الجرافين" أحد المركبات التي يتم استخلاصها بفصل صفائح "الجرافيت"، وهو مادة مرنة وعالية الكثافة تتألف من شبكة من ذرات الكربون ثنائية الأبعاد، ومن أبرز مزايا هذه المادة السرعة غير الاعتيادية للإلكترونات التي تسير خلالها.
وأوضح الدكتور ماهر القاضي، الباحث بجامعة كاليفورنيا وعضو هيئة التدريس بجامعة القاهرة، أنه أثناء تطوير طريقة لاستخلاص "الجرافين" بطريقة عملية من "الجرافيت" اكتشف عددا من خواص تلك المادة التي يمكن استخدامها في صنع مكثفات وبطاريات خارقة.
وأضاف القاضي، في تصريح خاص "للبوابة العربية للأخبار التقنية" أن المكثفات الخارقة التي يتم صنعها من مادة "الجرافين" قادرة على تخزين الطاقة بصورة مضاعفة عن المكثفات الخارقة الحالية.
وأشار العالم المصري إلى أن المكثفات الخارقة يتم استخدامها بصورة كبيرة عالمياً لتخزين الطاقة، حيث يتم استخدامها لحفظ الطاقة المولدة من الألواح الشمسية، كما تستخدمها دول مثل هولندا والصين في تطبيقات عملية.
وتقوم هولندا باستخدام المكثفات الخارقة مع الأبواب الدوارة، حيث يتم وضع الأبواب الدوارة في محطات القطارات لتقوم بتوليد طاقة مع كل عملية استخدام لها ويتم تزويدها بالمكثفات الخارقة لحفظ الطاقة المولدة لحين استخدامها، وفي المقابل ظهرت في الصين عربات للنقل العام يتم شحنها كهربياً ويتم حفظ الطاقة عبر المكثفات الخارقة لحين شحنها مجدداً.
وتابع القاضي تصريحاته: "تتميز كذلك المكثفات الخارقة التي يتم صنعها من الجرافين بأن عملية شحنها تستغرق ثانية واحدة تقريباً، حيث تتميز بوقت استجابة يبلغ 30 مللي ثانية، فيما تستغرق عملية شحن المكثفات الخارقة الحالية نحو 90 ثانية، كما أن حجم المكثفات التي يتم صنعها من تلك المادة يبلغ ما بين 7 و8 ميكرون أي أقل من سُمك شعرة رأس الإنسان التي تبلغ 50 ميكرون".
وأكد العالم المصري أنه يمكن استخدام "الجرافين" في صنع بطاريات مناسبة للعمل مع الهواتف والحواسب اللوحية والمحمولة، موضحاً أنه في حال طرح تلك البطاريات سيستغرق شحنها عدة ثوان، بمتوسط 30 ثانية، وقد تصمد عملية الشحن الواحدة لعدة أيام في الحواسب المحمولة ولأسابيع في الهواتف والحواسب اللوحية.
وواصل العالم المتخصص في علم المواد: "البطاريات التي يتم صنعها من الجرافين ستتميز بمرونتها وقابليتها للطي، كما أن الجرافين من المواد غير السامة وغير الضارة بالبيئة".
وكان القاضي قد أجرى أول تجربة ناجحة للدلالة على إمكانية استخدام "الجرافين" في صنع البطاريات والمكثفات الخارقة، بشحن قطعة من المادة لمدة ثلاث ثوان واستخدامها لإضاءة مصباح كهربائي صغير، واستمر المصباح في الإضاءة لمدة خمس دقائق.
وكشف القاضي أن خروج منتج تجاري قائم على اكتشافه سيحدث خلال السنوات القليلة القادمة، حيث تم الاتفاق مع شركة "ماكسويل تكنولوجيز" على القيام بذلك، بعد أن وصلته عدة عروض فضل من بينها عرض الشركة الأميركية، ومن المنتظر أن تكون صناعة بطاريات الهواتف والحواسب هي المرحلة الثانية من مراحل الإنتاج التجاري للمنتجات القائمة على الاكتشاف.
ويعد ابتكار القاضي بمثابة نقلة كبيرة لصناعة البطاريات والمكثفات الخارقة، وهو المجال الذي لم يتطور بشكل كبير مقارنة بتطور صناعة الحواسب والإلكترونيات، رغم الدور الكبير الذي تلعبه البطاريات في تلك الصناعات، لذا يؤكد العالم المصري أن ظهور البطاريات والمكثفات المصنوعة من مادة "الجرافين" سيحدث نقلة كبيرة في تلك الصناعات وتطبيقاتها.