كيف يمكن للنفايات النووية والماس أن تنقذ بطاريات الهواتف الذكية

أصبح الخيال العلمي حقيقة ونحن نحمل هواتف تعمل كأجهزة كمبيوتر صغيرة في جيوبنا. ومع ذلك، حتى مع تقدم التكنولوجيا، يعوقنا مصدر الطاقة الكامن وراء التكنولوجيا، مما يحد من المزايا التي تمثلها هذه الأجهزة. منذ اللحظة التي نقوم فيها بتشغيل الجهاز، تدق الساعة حيث تتدهور البطارية وتفقد قدرتها. على أساس يومي، يعد التأكد من شحن البطارية وجاهزيتها للاستخدام أمرًا صعبًا، وننسى جميعًا توصيلها طوال الليل من وقت لآخر.

بالنسبة لي، كصانع محتوى ومع الكاميرات، طائرات بدون طيار, أجهزة لوحيةوالميكروفونات والأجهزة الأخرى التي يجب أن تظل مشحونة، فقد يصبح من الصعب جدًا التأكد من أن جميع أجهزتي الإلكترونية تعمل عندما أحتاج إليها. ومما زاد الطين بلة، أنه في العديد من الهواتف والأجهزة المحمولة الأخرى، يكون استبدال البطارية أمرًا صعبًا أو مستحيلًا تمامًا. لكن الحل يلوح في الأفق. في يوم ما، ستأتي ثورة البطاريات باستخدام مزيج غير متوقع من النفايات النووية والماس.

لماذا تمثل بطاريات الهواتف اليوم مشكلة؟

منذ بداية دورة حياة أجهزتنا الإلكترونية وحتى نهايتها، تطرح البطاريات العديد من المشكلات. يعد تعدين الليثيوم والمكونات الأخرى للبطاريات التي نستخدمها حاليًا عملاً قذرًا ومدمرًا، كما هو الحال مع تحسين هذه المواد النادرة. ومع زيادة الطلب، ستؤثر هذه التأثيرات على المزيد والمزيد من المناظر الطبيعية البرية لدينا مع عواقب وخيمة محتملة.

بمجرد نفاد بطارياتنا، فإنها والأجهزة التي تزودها بالطاقة في كثير من الأحيان وينتهي بها الأمر بالتعفن في مدافن النفايات. في بعض الأحيان يتم شحن نفاياتنا الإلكترونية إلى الخارج، حيث يتم إنقاذها أو حرقها دون خبرة، وينتهي بها الأمر في الهواء والماء. يتم إعادة تدوير نسبة صغيرة فقط من أجهزتنا الإلكترونية المهملة بطريقة مسؤولة. إذا لم تتحلل البطاريات بهذه السرعة، فيمكن تقليل هذه النفايات بشكل كبير.

كيف يمكن للتكنولوجيا النووية أن تكون الحل بالنسبة لنا؟

ل كل تكنولوجيا البطاريات الجديدة الواعدة التي يجري العمل عليها اليوم، الأكثر إثارة يجب أن تكون البطاريات النووية. لن تدوم هذه البطاريات لعشرات أو مئات أو حتى آلاف السنين فحسب، بل ستولد أيضًا طاقتها الخاصة من الإشعاع. في المستقبل غير البعيد، قد لا تدوم بطارياتنا أكثر من هواتفنا فحسب، وربما تتجاوز عمرنا عدة مرات، ولكنها لن تحتاج أبدًا إلى إعادة الشحن.

كما لو مفهوم البطاريات النووية لا يمكن أن يبدو الأمر أكثر جنونًا، فالأشياء التي قد تجد طريقها يومًا ما إلى هواتفنا وسياراتنا ستكون في الواقع مصنوعة من الماس النانوي الاصطناعي. إن وصف العلم الكامن وراء بطاريات الماس النانوية بأنه معقد هو أمر مبالغ فيه. في الأساس، وبأبسط العبارات الممكنة، يتم استخراج العناصر المشعة من النفايات النووية وتغليفها في الماس باستخدام ترسيب البخار الكيميائي. ثم يعمل الماس كمحول لتحويل الإشعاع إلى كهرباء.

بالإضافة إلى طول العمر والقدرة على الشحن الذاتي، ستحدث البطاريات النووية ثورة في تصميم الهواتف الذكية. سوف يصنعون منافذ الشحن غير ضرورية، لذلك يمكن أن تكون الهواتف مقاومة للماء تمامًا وجعلها أكثر صرامة من أي وقت مضى. ومن المتصور أيضًا، مع انخفاض تكلفة إنتاج الماس الاصطناعي، أن تصبح هواتفنا قريبًا مغطاة بالألماس، وبالتالي غير قابلة للتدمير عمليًا.

وبعيدًا عن الهواتف، يمكن لهذه البطاريات النووية أن تزود كل الأجهزة الإلكترونية التي نستخدمها اليوم بالطاقة. من الساعات الذكية وسماعات الأذن إلى السيارات والطائرات بدون طيار وحتى الروبوتات. بمجرد أن تبدأ في التفكير في الأمر، ستدرك أن بطاريات الماس النانوية لديها القدرة على تغيير الكثير جوانب من التكنولوجيا لدينا والتي تعوقها القيود المفروضة على بطاريتنا الحالية المعيبة بشدة تصميم.

تحاول الشركة جعل البطاريات النووية حقيقة واقعة

واحدة من الشركات الرائدة في تطوير هذه التكنولوجيا هي ندب، وهو اختصار يعني "بطاريات Nano Diamond". على حد تعبير الرئيس التنفيذي لبنك التنمية الوطني الدكتور نعمة جولشاريفي، أثناء مقابلته في إحدى حلقات البرنامج بودكاست الطاقة المصبوب: “بالحديث مجازيًا، فهي تشبه الألواح الشمسية؛ والفرق هو أن NDB يولد الكهرباء باستخدام الإشعاع الصادر من المواد المشعة بدلاً من ضوء الشمس.

تعد بطاريات الماس أيضًا حلاً محتملاً للقضايا المهملة منذ فترة طويلة والتي تحيط بالتخلص من النفايات الناتجة عن محطات توليد الطاقة بالانشطار النووي. توجد كميات هائلة من هذه المادة شديدة الخطورة في جميع أنحاء العالم، وتخزينها أو التخلص منها مكلف للغاية. ومع ذلك، فإن هذه النفايات غنية أيضًا بالطاقة، وهي ما يزود البطاريات النووية بالطاقة التي يقوم NDB بتطويرها.

وكما يقول الدكتور جولشاريفي: “إن حلول NDB، والغرض من شركتنا، هو الاستفادة الجيدة من هذه المنتجات الثانوية وحل قضايا النفايات النووية، و بدورهم يساعدون البيئة من خلال الترويج للطاقة النووية التي تعتبر مصدراً نظيفاً، وبالتالي دعم المجتمع من خلال خلق نوع من التعميم اقتصاد."

بالطبع، السؤال المنطقي الذي قد تطرحه هو ما إذا كانت هذه البطاريات آمنة أم لا. هناك وصمة عار تحيط بأي شيء يتعلق بالطاقة النووية، وهو ما يمثل عائقًا محتملاً أمام اعتماد هذه التكنولوجيا، لكن د. ويعتقد جولشاريفي أنه يمكن التغلب على هذا الخوف من خلال التعليم: "لا يعرف الكثير من الناس أن معظم أجهزة كشف الدخان تحتوي على مواد مشعة". مادة؛ وما زالوا يحتفظون بها في المنزل دون أي مشكلة.

يتم حبس الإشعاع الصادر عن البطاريات النووية بأمان داخل تلك الماسات الصغيرة. "لدينا نظام قفل محول الطاقة الذي يمنع الوصول إلى النظائر بكميات كبيرة واستخدامها لأغراض أخرى غير مصدر طاقة NDB. "نحن نقوم بذلك على وجه التحديد من خلال زرع الأيونات النانوية للنظائر المشعة داخل هيكلنا، وهذا يسمح لنا بتلبية متطلبات سلامة المستهلك المختلفة" يوضح الدكتور جولشاريفي.

أجرت NDB بحثًا مكثفًا للتأكد من أن بطارياتها آمنة بدرجة كافية لاستخدامها في منتجات مثل الهواتف والسيارات. في العديد من النواحي، لا تنتج بطاريات NDB انبعاثات أو إشعاعات ضارة. ربما تكون البطاريات النووية المكونة من ماس غير قابل للتدمير تقريبًا أكثر أمانًا من بطاريات الليثيوم أيون، المعروفة بأنها تنفجر وتشتعل فيها النيران.

سؤال آخر ذو صلة هو التكلفة. ففي نهاية المطاف، نحن نتحدث عن منتج مصنوع من الماس والمواد النووية. ومع ذلك، فإن التكلفة آخذة في الانخفاض بالفعل، من 2.4 مليون دولار للكيلوغرام الواحد وصولاً إلى 40 ألف دولار في عام 2018 (وفقًا للدكتور جولشاريفي). ويتوقع NDB أن ينخفض ​​السعر أكثر مع الإنتاج الضخم، حيث يبدأ في أن يكون أكثر تكلفة من أيون الليثيوم ويتناقص بمرور الوقت، ليتم في النهاية تسعيره بشكل تنافسي مع أيون الليثيوم.

حتى لو كانت أكثر تكلفة في البداية من البطاريات التقليدية، ألن تكون على استعداد لدفع المزيد للهاتف الذي لا تحتاج إلى إعادة شحنه أبدًا? سيارة لا تحتاج للتزود بالوقود أبداً؟ الأجهزة التي لا تنفد أبدًا فحسب، بل تبيع عصيرها مرة أخرى إلى الشبكة، أو تخفض فاتورة الكهرباء في منزلك؟

لا تحتاج بطاريات Nanodiamond إلى إعادة الشحن أبدًا، فهي تدوم لفترة أطول من الأجهزة التي ستزودها بالطاقة، وهي آمنة لاستخدامها في المنتجات الاستهلاكية، وسوف تساعد في التعامل مع السؤال القديم حول ما يجب فعله مع أسلحتنا النووية يضيع.

الأدوات النووية قادمة في عام 2023

إذن، متى نتوقع رؤية البطاريات النووية تصل إلى الأسواق؟ وقد أجرى NDB بالفعل اختبارات إثبات المفهوم ويعتزم أن يكون منتجًا جاهزًا للعمل بحلول عام 2023. اركن لايت، وهي شركة أخرى لبطاريات الماس النانوي، لديها بالفعل بطاريات نووية منخفضة الطاقة قيد التشغيل في معدات المراقبة في بركان سترومبولي وموقع النفايات النووية في المملكة المتحدة. سوف يستغرق الأمر وقتًا أطول قليلاً في المستقبل قبل أن تصل بطاريات الماس النانوية الأولى إلى هواتفنا الذكية، وربما أطول بكثير قبل أن يتم تشغيل سياراتنا.

وحتى لو انتهى بنا الأمر إلى الانتظار من خمس إلى عشر سنوات حتى تصبح هذه التكنولوجيا شائعة، فهذا ليس الوقت المناسب على الإطلاق لمثل هذا التقدم الثوري. بالطبع، من المفيد أيضًا الاعتراف بمدى عدم القدرة على التنبؤ بتطور مثل هذه التكنولوجيا. ومع ذلك، نظرًا لأن العلم وراء ذلك سليم، وأن التطبيقات البسيطة لهذه البطاريات موجودة بالفعل في الميدان، أرى سببًا وجيهًا للتفاؤل بأن بطارياتنا ستدوم يومًا ما لفترة أطول من بطارياتنا الهواتف, ولا تحتاج أبدًا إلى إعادة الشحن.