النفايات النووية والماس وكيف يمكن أن تحدث ثورة في بطاريات الهواتف الذكية

أصبح الخيال العلمي حقيقة ونحن نحمل هواتف تعمل مثل أجهزة الكمبيوتر الصغيرة في جيوبنا. ومع ذلك ، حتى مع تقدم التكنولوجيا ، فإننا مقيدون بمصدر الطاقة وراء التكنولوجيا ، مما يحد من المزايا التي تمثلها هذه الأجهزة. من اللحظة التي نشغل فيها الجهاز ، تدق الساعة حيث تتدهور البطارية وتفقد السعة . على أساس يومي ، يعد التأكد من أن البطارية مشحونة وجاهزة للعمل أمرًا شاقًا ، وننسى جميعًا توصيلها طوال الليل من وقت لآخر.

بالنسبة لي ، بصفتي منشئ محتوى ومع الكاميرات والطائرات بدون طيار والأجهزة اللوحية والميكروفونات والأجهزة الأخرى للحفاظ على الشحن ، يمكن أن يصبح الأمر عملاً روتينيًا لضمان عمل جميع أجهزتي الإلكترونية عندما أحتاج إليها. لجعل الأمور أسوأ ، في العديد من الهواتف والأجهزة المحمولة الأخرى ، يكون استبدال البطارية أمرًا صعبًا أو مستحيلًا تمامًا. لكن الحل يلوح في الأفق. في يوم من الأيام قريبًا ، ستصل ثورة البطارية باستخدام مزيج غير محتمل من النفايات النووية والماس.

لماذا تعتبر بطاريات الهاتف اليوم مشكلة

مجموعة بطاريات مختلفة.
آندي زان / الاتجاهات الرقمية

من بداية دورات حياة الإلكترونيات إلى نهايتها ، تطرح البطاريات العديد من المشكلات. يعد تعدين الليثيوم والمكونات الأخرى للبطاريات التي نستخدمها حاليًا عملاً قذرًا ومدمرًا – كما هو الحال في صقل هذه المواد النادرة. مع زيادة الطلب ، ستصيب هذه التأثيرات المزيد والمزيد من المناظر الطبيعية البرية لدينا مع عواقب وخيمة محتملة.

بمجرد نفاد بطارياتنا ، ينتهي الأمر بها هي والأجهزة التي تشغلها جميعًا في كثير من الأحيان بالتعفن في مكبات النفايات . في بعض الأحيان يتم شحن نفاياتنا الإلكترونية إلى الخارج ، حيث يتم إنقاذها أو حرقها بدون خبرة ، وينتهي بها الأمر في الهواء والماء. فقط نسبة صغيرة من إلكترونياتنا المهملة يتم إعادة تدويرها بشكل مسؤول. إذا لم تتحلل البطاريات فقط بهذه السرعة ، فيمكن تقليل هذه النفايات بشكل كبير.

كيف يمكن أن تكون التكنولوجيا النووية الحل لدينا

من بين جميع تقنيات البطاريات الجديدة الواعدة التي يتم العمل عليها اليوم ، يجب أن تكون البطاريات النووية الأكثر إثارة. لن تدوم هذه البطاريات لعشرات أو مئات أو حتى آلاف السنين فحسب ، بل ستولد أيضًا قوتها الخاصة من الإشعاع. في المستقبل غير البعيد ، قد لا تدوم بطارياتنا فترة أطول من هواتفنا فحسب بل وربما تتجاوز فترات حياتنا عدة مرات ، ولكنها لن تحتاج أبدًا إلى إعادة شحنها.

كما لو أن مفهوم البطاريات النووية لا يمكن أن يبدو أكثر جنونًا ، فإن تلك التي قد تجد طريقها في يوم من الأيام إلى هواتفنا وسياراتنا ستكون في الواقع مصنوعة من الألماس النانوي الاصطناعي. إن استدعاء العلم وراء مجمع بطاريات الماس النانوي هذا هو بخس. في الأساس ، وبأبسط العبارات الممكنة ، يتم استخراج العناصر المشعة من النفايات النووية وتغليفها بالماس باستخدام ترسيب البخار الكيميائي. ثم يعمل الماس كمحول طاقة لتحويل الإشعاع إلى كهرباء.

صورة مجهرية لماسات نانو.
موخيرجي / ويكيميديا ​​كومنز

بالإضافة إلى طول العمر والقدرة على الشحن الذاتي ، ستحدث البطاريات النووية ثورة في تصميم الهواتف الذكية. سيجعلون منافذ الشحن غير ضرورية ، لذلك يمكن أن تكون الهواتف مقاومة للماء بالكامل وتصبح أكثر صرامة من أي وقت مضى. من الممكن أيضًا ، نظرًا لأن الماس الاصطناعي أصبح أرخص إنتاجًا ، فإن هواتفنا قد تكون مطلية بالماس قريبًا وبالتالي فهي غير قابلة للتدمير عمليًا.

بعيدًا عن الهواتف ، من المحتمل أن تعمل هذه البطاريات النووية على تشغيل كل جهاز إلكتروني نستخدمه اليوم. من الساعات الذكية وسماعات الأذن إلى السيارات والطائرات بدون طيار وحتى الروبوتات. بمجرد أن تبدأ في التفكير في الأمر ، ستدرك أن بطاريات الماس النانوي لديها القدرة على تغيير العديد من جوانب تقنيتنا التي تعوقها قيود تصميم البطارية الحالي المعيب بشدة.

تحاول الشركة جعل البطاريات النووية حقيقة واقعة

إحدى الشركات الرائدة في تطوير هذه التقنية هي NDB ، وهو اختصار يشير إلى "بطاريات الماس النانو". على حد تعبير الرئيس التنفيذي لبنك NDB ، الدكتورة نعمة كلشريفي ، عند مقابلته في حلقة من بودكاست Energy Cast : "بالحديث المجازي ، إنه مشابه للألواح الشمسية. الفرق هو أن NDB يولد الكهرباء باستخدام الإشعاع من المواد المشعة بدلاً من ضوء الشمس "

تعد البطاريات الماسية أيضًا حلاً محتملاً للقضايا التي تم إهمالها منذ فترة طويلة والمتعلقة بالتخلص من النفايات من محطات الطاقة الانشطارية النووية. 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 ، وهذا هو مصدر القوة للبطاريات النووية التي تطورها NDB.

شعار تقنية NDB على شريحة.
NDB المؤتمر الوطني العراقي

كما يقول الدكتور كلشريفي: "حلول NDB ، والغرض من شركتنا ، هو الاستفادة من هذه المنتجات الثانوية وحل مشاكل النفايات النووية ، وبالتالي مساعدة البيئة من خلال تعزيز الطاقة النووية التي تعد مصدرًا نظيفًا ، وبالتالي دعم المجتمع من خلال إنشاء نوع من الاقتصاد الدائري ".

بالطبع ، السؤال المنطقي الذي قد تطرحه هو ما إذا كانت هذه البطاريات آمنة أم لا . هناك وصمة عار حول أي شيء يتعلق بالطاقة النووية ، وهو عائق محتمل أمام اعتماد هذه التكنولوجيا ، لكن الدكتور غولشاريفي يعتقد أنه يمكن التغلب على هذا الخوف من خلال التعليم: "لا يعرف الكثير من الناس أن معظم أجهزة الكشف عن الدخان تحتوي على مواد مشعة. ومع ذلك ، فإنهم يحتفظون بها في المنزل دون أي مشكلة ".

الإشعاع المنبعث من البطاريات النووية محبوس بأمان داخل تلك الماسات الصغيرة. "لدينا نظام قفل محول والذي يمنع الوصول إلى النظير بكميات كبيرة واستخدامه لأغراض أخرى غير مصدر طاقة NDB. نحن نقوم بذلك على وجه التحديد من خلال غرس الأيونات النانوية للنظائر المشعة داخل هيكلنا ، وهذا يسمح لنا بتلبية متطلبات سلامة المستهلك المختلفة.

أجرى بنك NDB بحثًا مكثفًا للتأكد من أن بطارياته آمنة بما يكفي لاستخدامها في منتجات مثل الهواتف والسيارات. من نواح كثيرة ، لا تنتج بطاريات NDB انبعاثات أو إشعاعات ضارة. من المحتمل أن تكون البطاريات النووية المكونة من ماس غير قابل للتدمير أكثر أمانًا من بطاريات الليثيوم أيون ، والتي من المعروف أنها تنفجر وتشتعل فيها النيران.

سؤال آخر وثيق الصلة بالموضوع هو التكلفة. بعد كل شيء ، نحن نتحدث عن منتج مصنوع من الماس والمواد النووية. ومع ذلك ، فإن التكلفة آخذة في الانخفاض بالفعل ، من 2.4 مليون دولار للكيلوغرام على طول الطريق إلى 40 ألف دولار في عام 2018 (وفقًا للدكتور كلشريفي). يتوقع NDB أن ينخفض ​​السعر أكثر مع الإنتاج الضخم ، حيث يبدأ سعره أعلى من الليثيوم أيون ويتناقص بمرور الوقت ، ليتم تسعيره في النهاية بأسعار تنافسية مع أيون الليثيوم.

حتى لو كانت في البداية أغلى من البطاريات التقليدية ، ألن تكون على استعداد لدفع المزيد مقابل هاتف لا تحتاج إلى إعادة شحنه ؟ سيارة لا تحتاج للتزود بالوقود؟ الأجهزة التي لا تجف مطلقًا ، ولكنها 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 تشغلها ، وهي آمنة للاستخدام في المنتجات الاستهلاكية ، وستساعد في التعامل مع السؤال القديم حول ما يجب فعله بالنفايات النووية.

الأجهزة النووية القادمة في عام 2023

إذن ، متى نتوقع أن نرى البطاريات النووية تصل إلى السوق؟ أجرى NDB بالفعل دليلًا على اختبارات المفهوم ويعتزم الحصول على منتج جاهز بحلول عام 2023. تمتلك شركة Arkenlight ، وهي شركة أخرى تعمل بالبطاريات النانوية ، بالفعل بطاريات نووية منخفضة الطاقة قيد التشغيل في معدات المراقبة في بركان سترومبولي وموقع النفايات النووية في المملكة المتحدة. سيكون الأمر أبعد قليلاً في المستقبل قبل أن تدخل بطاريات الماسة النانوية الأولى في هواتفنا الذكية ، وربما لفترة أطول قبل تشغيل سياراتنا.

حتى لو انتهى بنا المطاف بالانتظار من خمس إلى عشر سنوات حتى تصبح هذه التكنولوجيا شائعة ، فهذا ليس وقتًا على الإطلاق لمثل هذا التقدم الثوري. بالطبع ، من الجدير أيضًا الاعتراف بمدى عدم القدرة على التنبؤ بالتكنولوجيا المتطورة مثل هذه. ومع ذلك ، نظرًا لأن العلم وراءها سليم ، وأن التطبيقات الصغيرة لهذه البطاريات موجودة بالفعل في الميدان ، أرى سببًا وجيهًا للتفاؤل بأن بطارياتنا يومًا ما ستستمر لفترة أطول من هواتفنا ، ولن نحتاج أبدًا إلى ذلك. يعاد شحنها .