الذكاء الاصطناعي يقود ثورة جديدة في تكنولوجيا تخزين الطاقة

AI بالعربي – متابعات

في خطوة رائدة نحو مستقبل أكثر استدامة لتخزين الطاقة، نجح فريق من الباحثين في معهد نيو جيرسي للتكنولوجيا (NJIT) بقيادة البروفيسور ديباكار داتا، في استخدام تقنيات الذكاء الاصطناعي التوليدي لاكتشاف مواد بديلة واعدة لبطاريات الليثيوم أيون. نُشرت نتائج البحث في دورية Cell Reports Physical Science، حيث تشير إلى اكتشاف خمس مواد مسامية جديدة كليًا من أكاسيد المعادن الانتقالية، تتمتع بإمكانات كبيرة لتطوير بطاريات من الجيل التالي.

نهج مزدوج قائم على الذكاء الاصطناعي لاكتشاف المواد المتقدمة

اعتمد الفريق البحثي على نموذجين متطورين من الذكاء الاصطناعي: النموذج التوليدي المسمى Crystal Diffusion Variational Autoencoder (CDVAE) ونموذج لغة كبير (LLM) تم ضبطه بدقة لتحليل البيانات البلورية والتنبؤ بالتركيبات الكيميائية الفعالة. وقد مكّن هذا النهج المتكامل الباحثين من تصميم مواد تمتلك قنوات مفتوحة كبيرة تسهّل انتقال الأيونات متعددة التكافؤ مثل المغنيسيوم والكالسيوم والزنك والألومنيوم، وهي عناصر أكثر وفرة وأقل تكلفة مقارنة بالليثيوم.

بطاريات متعددة التكافؤ: بديل واعد للبطاريات التقليدية

تتميز بطاريات الأيونات متعددة التكافؤ بأنها تعتمد على عناصر كيميائية متعددة الشحنة، ما يمنحها قدرة تخزين طاقة أكبر وكثافة طاقة أعلى، إلى جانب استقرار حراري محسن وأمان أعلى. إلا أن تطوير هذه البطاريات ظل محدودًا بسبب صعوبة العثور على مواد قطبية تسمح بانتقال الأيونات الثقيلة داخل البطارية بسرعة وفعالية. وهنا تبرز أهمية هذا الاكتشاف، إذ توفر المواد الجديدة حلولًا عملية لتجاوز هذه التحديات التقنية.

البحث يفتح الباب أمام تسريع تطوير بطاريات الجيل القادم

أكد البروفيسور داتا أن هذا الإنجاز يمثّل خطوة فارقة في مساعي تطوير بطاريات صديقة للبيئة وفعالة من حيث التكلفة، قائلاً: “بفضل الذكاء الاصطناعي، تمكنّا من تسريع عملية اكتشاف المواد التي كانت تتطلب في السابق سنوات من التجريب المخبري. إن الهياكل الجديدة التي اكتشفناها تمتلك الخصائص البنيوية والكيميائية المثالية لتخزين وتحريك الأيونات متعددة التكافؤ بمرونة وأمان”. وأضاف أن فريقه يعمل الآن على إجراء اختبارات مختبرية للتحقق من كفاءة المواد المُكتشفة على أرض الواقع.

تطبيقات محتملة في السيارات الكهربائية والشبكات الذكية

يحمل هذا الاكتشاف إمكانات هائلة لتطبيقات متنوعة، لا سيما في مجالات النقل الكهربائي وتخزين الطاقة المتجددة. فبطاريات متعددة التكافؤ تمتاز بعمر أطول وقدرة شحن أسرع وكلفة إنتاج أقل، ما يجعلها مرشحًا مثاليًا لاستخدامها في السيارات الكهربائية وشبكات الكهرباء الذكية. كما أن التخلص من الاعتماد على الليثيوم يخفف الضغط على سلاسل التوريد العالمية ويعزز الاستقلال الصناعي في العديد من الدول.