طور باحثون في مختبر الإلكترونيات العضوية في جامعة لينشوبينج بطارية عضوية من النوع المعروف باسم «بطارية التدفق،» التي تمتاز بأنها كبيرة السعة فتصلح لتخزين الطاقة من عنفات الرياح والخلايا الشمسية، لتستخدم كبطارية إضافية للسيارات.

وتُعد بطاريات تدفق الأكسدة ثابتةً، وتخّزن الطاقة في السائل الإلكتروليتي خارج خلايا البطارية ذاتها، كما في خلايا الوقود. وتعرف بأنها بطارية تراعي البيئة، فهي توفر إمكانية تخزين الطاقة الشمسية وطاقة الرياح ويُعاد شحنها بشكل غير محدود. وتحتوي البطاريات المشابهة لها على الفاناديوم، وهو معدن نادر مرتفع التكلفة. وقد يستخدم في هذه البطارية إلكتروليت مائي ما يجعلها آمنة أكثر للاستخدام، لكنه يقلل كثافة طاقتها.

ونجح ميخائيل فاجين، المهندس والباحث الرئيس، وزملاؤه في مختبر الإلكترونيات العضوية في جامعة نورشوبينغ، في تطوير إلكتروليت مائي الأساس مع أقطاب كهربائية من المواد العضوية، ما يزيد من كثافة الطاقة كثيرًا للوصول إلى بطاريات تدفق أكسدة عضوية بالكامل، لتكون بديلًا عن شبكة الإمداد الكهربائي.

واستخدم الباحثون البوليمر بيدوت للأقطاب الكهربائية، بعد تعديلها لنقل إما الأيونات الموجبة وإما السالبة. ويتكون المحلول الكهربائي ذو الأساس المائي من جزيئات الكينون، التي تستخلص من الخشب.

وقال فيكتور جيسكين، مهندس الأبحاث الرئيس في مختبر الإلكترونيات العضوية، وأحد مؤلفي المقال المنشور دورية أدفانسد فنكشنال ماتريالز «يسهل الحصول على الكينونات من الخشب، واستخدمناها مع بوليمر بيدوت، واتضح أنها متوافقة جدًا مع بعضها، وكأنها هدية من الطبيعة.»

ويعني التوافق العالي أن أقطاب بيدوت تساعد جزيئات الكينون على التبديل بين حالتها المؤكسدة المُرجعة، للحصول على تدفق البروتونات والإلكترونات.

وقال ميخائيل فاجين «عادةً يصعب التحكم في عملية الأيونات، لكننا تمكنا من ذلك هنا. فاستخدمنا ظاهرة أساسية من ظواهر التحفيز الكهربائي، حيث يحول أيون خاص واحد في المحلول -وهو في تجربتنا أيونات الكينون- إلى كهرباء. ونرى ذلك كتحفيز كهربائي انتقائي للأيونات، وربما يوجد في أنواع أخرى من أجهزة التخزين ذات الغشاء مثل البطاريات وخلايا الوقود والمكثفات الفائقة، ما لم يُناقش قبلًا، ووصلنا إلية لأول مرة في بطاريات تدفق الأكسدة والاختزال.»

وما زالت بطاريات التدفق العضوية ذات كثافة طاقة أقل من البطاريات التي تحتوي على الفاناديوم، لكنها منخفضة التكلفة جدًا وقابلة لإعادة التدوير وآمنة ومثالية لتخزين الطاقة والتعويض عن الأحمال في شبكة الإمداد الكهربائي. وربما نحصل في المستقبل على بطارية التدفق للاستخدام المنزلي أو كبطارية للسيارة الكهربائية.