س البغدادي
01-05-2013, 04:02 PM
الهواتف الجوالة والكومبيوترات المحمولة من أكثر التقنيات تطلبا للطاقة الكهربائية، فبينما تزداد سرعاتها وقطر شاشاتها وتقنيات الاتصال الموجودة فيها، فإن تقنيات البطاريات لم تواكب معدل التطور نفسه (منذ أن اخترع «أليساندرو فولتا» أول بطارية في عام 1800)، ولذا فإنها أصبحت عاملا سلبيا يؤثر في كثير من آفاق تصاميم وظائف تلك الأجهزة.. إلى الآن، إذ طور باحثون في جامعة «إيلينوي» الأميركية تقنية جديدة للبطاريات تحولها إلى مصادر طاقة أقوى بألفي مرة مقارنة بالبطاريات العادية، وهي خطوة ثورية ستسمح بإيجاد تقنيات غير مسبوقة وتكسر حواجز المصادر الحالية لطاقة الأجهزة الإلكترونية المحمولة، وأداء كثير من الوظائف الجديدة.
* بطاريات خارقة
* وتستخدم التقنية الجديدة أقطابا ثلاثية الأبعاد، الأمر الذي يعني الحصول على مساحة سطح أكبر تسمح بالحصول على المزيد من التفاعلات الكيميائية، وقدرة أكبر لتفريغ الشحنة الكهربائية وتخزينها.
وتسمح التقنية للأجهزة المحمولة ببث الإشارة لاسلكيا أقوى بـ30 مرة مقارنة مع استخدام البطاريات الحالية، أو الحصول على نفس المقدار من الطاقة الكهربائية ولكن بحجم أصغر بـ30 مرة مقارنة بالأحجام الحالية. هذا، ويمكن إعادة شحن البطارية 1000 مرة أسرع من البطاريات الحالية، أي أنه يمكن شحن بطارية الهاتف الجوال بالكامل في 14 ثانية عوضا عن 4 ساعات! ويمكن استخدام هذه التقنية لتقديم أجهزة تحتوي على بطاريات أصغر حجما وأقل وزنا، مثل هاتف ذكي يستطيع العمل ليوم كامل ببطارية تبلغ سماكتها سماكة البطاقة المصرفية، أو يمكن استخدامها لتطوير أجهزة طبية سهلة المثل، مثل أجهزة التصوير الشعاعي أو الليزر، أو في سيارات السباقات التي تحتوي على كومبيوترات مدمجة لمتابعة أدق تفاصيل السيارة. ومن الممكن أيضا تطوير شاشات «إل إي دي» مرنة ورقيقة جدا متصلة ببطارية صغيرة ورقيقة أيضا على عبوات العصائر أو الحليب لأغراض الإعلان، أو على عبوات الأدوية لتقديم الإرشادات أو المعلومات المهمة، ومن دون التأثير الكبير على وزن العبوة نفسها، وغيرها من الاستخدامات الأخرى.
* تحديات حالية
* ومن الأمثلة على التحديات التي تواجهها شركات صناعة الأجهزة تلك التي واجهتها شركة «آبل» لدى تطوير جهاز «آي باد 3»، إذ إن كثافة شاشة الإصدار الجديد كبيرة جدا وتتطلب طاقة أكبر لتعمل بالشكل المفترض، الأمر الذي ترجم على شكل تقديم بطارية أكبر بنسبة 70% مقارنة بتلك الموجودة في الإصدار السابق للجهاز (42.5 واط مقارنة بـ25 واط)، وبالتالي أكثر سماكة (9.5 مليمتر مقارنة بـ8.8 مليمتر) وأكثر وزنا (652 غراما مقارنة بـ600 غرام)، مع تقديم 10 ساعات من الشحنة الكهربائية في البطاريتين.
مثال آخر هو فئة الاتصال بشبكات الاتصالات اللاسلكية، حيث تعتبر شبكات الجيل الرابع أعلى سرعة لتبادل البيانات، ولكنها في الوقت نفسه تتطلب طاقة كهربائية أعلى من شبكات الجيل الثالث. وكانت شحنة الطاقة الكهربائية تنفد من أولى هواتف الجيل الرابع بعد الاتصال لبضع ساعات فقط.
وتقدم تقنيات تخزين الطاقة الحالية توازنا بين كمية الطاقة وزمن توفير الشحنة، إذ تستطيع المكثفات الضخمة تقديم كمية طاقة ضخمة لثوان قليلة فقط، بينما تخزن الخلايا كميات كبيرة من الطاقة ولكنها محدودة من حيث مقدار الطاقة الأعلى التي تستطيع تقديمها. وتعاني الأجهزة الإلكترونية الحديثة من هذا الأمر، مثل الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية والكومبيوترات المحمولة والساعات الذكية، وحتى السيارات الكهربائية.
* بطاريات خارقة
* وتستخدم التقنية الجديدة أقطابا ثلاثية الأبعاد، الأمر الذي يعني الحصول على مساحة سطح أكبر تسمح بالحصول على المزيد من التفاعلات الكيميائية، وقدرة أكبر لتفريغ الشحنة الكهربائية وتخزينها.
وتسمح التقنية للأجهزة المحمولة ببث الإشارة لاسلكيا أقوى بـ30 مرة مقارنة مع استخدام البطاريات الحالية، أو الحصول على نفس المقدار من الطاقة الكهربائية ولكن بحجم أصغر بـ30 مرة مقارنة بالأحجام الحالية. هذا، ويمكن إعادة شحن البطارية 1000 مرة أسرع من البطاريات الحالية، أي أنه يمكن شحن بطارية الهاتف الجوال بالكامل في 14 ثانية عوضا عن 4 ساعات! ويمكن استخدام هذه التقنية لتقديم أجهزة تحتوي على بطاريات أصغر حجما وأقل وزنا، مثل هاتف ذكي يستطيع العمل ليوم كامل ببطارية تبلغ سماكتها سماكة البطاقة المصرفية، أو يمكن استخدامها لتطوير أجهزة طبية سهلة المثل، مثل أجهزة التصوير الشعاعي أو الليزر، أو في سيارات السباقات التي تحتوي على كومبيوترات مدمجة لمتابعة أدق تفاصيل السيارة. ومن الممكن أيضا تطوير شاشات «إل إي دي» مرنة ورقيقة جدا متصلة ببطارية صغيرة ورقيقة أيضا على عبوات العصائر أو الحليب لأغراض الإعلان، أو على عبوات الأدوية لتقديم الإرشادات أو المعلومات المهمة، ومن دون التأثير الكبير على وزن العبوة نفسها، وغيرها من الاستخدامات الأخرى.
* تحديات حالية
* ومن الأمثلة على التحديات التي تواجهها شركات صناعة الأجهزة تلك التي واجهتها شركة «آبل» لدى تطوير جهاز «آي باد 3»، إذ إن كثافة شاشة الإصدار الجديد كبيرة جدا وتتطلب طاقة أكبر لتعمل بالشكل المفترض، الأمر الذي ترجم على شكل تقديم بطارية أكبر بنسبة 70% مقارنة بتلك الموجودة في الإصدار السابق للجهاز (42.5 واط مقارنة بـ25 واط)، وبالتالي أكثر سماكة (9.5 مليمتر مقارنة بـ8.8 مليمتر) وأكثر وزنا (652 غراما مقارنة بـ600 غرام)، مع تقديم 10 ساعات من الشحنة الكهربائية في البطاريتين.
مثال آخر هو فئة الاتصال بشبكات الاتصالات اللاسلكية، حيث تعتبر شبكات الجيل الرابع أعلى سرعة لتبادل البيانات، ولكنها في الوقت نفسه تتطلب طاقة كهربائية أعلى من شبكات الجيل الثالث. وكانت شحنة الطاقة الكهربائية تنفد من أولى هواتف الجيل الرابع بعد الاتصال لبضع ساعات فقط.
وتقدم تقنيات تخزين الطاقة الحالية توازنا بين كمية الطاقة وزمن توفير الشحنة، إذ تستطيع المكثفات الضخمة تقديم كمية طاقة ضخمة لثوان قليلة فقط، بينما تخزن الخلايا كميات كبيرة من الطاقة ولكنها محدودة من حيث مقدار الطاقة الأعلى التي تستطيع تقديمها. وتعاني الأجهزة الإلكترونية الحديثة من هذا الأمر، مثل الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية والكومبيوترات المحمولة والساعات الذكية، وحتى السيارات الكهربائية.