آیا نمک می تواند آینده را تقویت کند؟

اکثر باتری های امروزی باتری های لیتیوم یون هستند.مراکز دادهو شبکه های برق ثابت برای پنل های خورشیدی و توربین های بادی، و همچنین در وسایل روزمره مانند تلفن ها، لپ تاپ ها و اسکوترهای الکتریکی.

لیتیوم نیاز دارهمقدار زیادی آببرای استخراج و تصفیه حدود 2 میلیون لیتر آب در هر تن متریک لیتیوم، بر اساس موسسه تحقیقات انرژی.

به عنوان مثال، درشیلی، دومین تولید کننده بزرگ لیتیوم در جهان، این صنعت از یک فرآیند استخراج آب شور استفاده می کند،که آب شیرین کمیاب را از جوامع بومی محلی منحرف می کند و باعث آسیب جدی به اکوسیستم های مرطوب مرطوب در نزدیکی می شود.

علاوه بر این، باتری های لیتیوم یون به فلزات سنگین مانند کوبالت، نیکل، منگنز و مس در کاتود های خود نیاز دارند، که در هنگام تخلیه باتری، یون ها را از آنود جذب می کنند.

بیشتر ذخایر کوبالت جهان درجمهوری دموکراتیک کنگو، جایی که معادن لیتیوم به طور معمول کارگران را استثمار می کنند، منابع آب را آلوده می کنند و گرد و غبار سمی و ذرات را به هوا آزاد می کنند.

به غیر از ملاحظات اخلاقی، ژئوپلیتیک چالش های خود را مطرح می کند.بر بازار تسلط دارد، با 68 درصد از ظرفیت پالایش کوبالت جهانی، 72 درصد از ظرفیت پالایش لیتیوم و 83 درصد از ظرفیت تولید لیتیوم یون.

این مشکلات باعث می شود که دانشمندان و شرکت ها به دنبال منابع جایگزین انرژی باتری باشند.

چند مثال شامل:زنک آبی,باتری های جریانو حتیجاذبهکه با تبدیل انرژی جنبشی به برق کار می کند.

اما یک ماده ارزان قیمت، فراوان و به راحتی در دسترس است که در حال رهبری مسابقه برای جایگزینی لیتیوم به عنوان عنصر اصلی در باتری است.

نمک

نمک وارد کنید

ژان ماری تاراسکون، استاد فیزیک و شیمی جامد در کالج فرانسه، حداقل ۱۵ سال است که به برتری سدیم اعتقاد دارد.

به عنوان بنیانگذار و مدیر شبکه تحقیقاتیRS2E، او رهبر تیمی بود که یک باتری یون سدیم در کالج و در دانشگاه پیکارد توسعه داد ژولس ورنبا توجه به اينكه "ورن" اولين بار يه باتري نمک خيالي در کتابش تصور کرد,بيست هزار ليگ تحت دريا.

تاراسکون می گوید: "در مورد من، عامل اصلی پایداری بود. در سال ۲۰۱۰، مشخص بود که جهان باتری های لیتیوم یون را به کار می برد و ما از این منبع خارج می شدیم".

تصمیم ما این بود که یک جایگزین پیدا کنیم به همین دلیل ما به سدیم تغییر دادیم.

شان ژانگ می گوید باتری های یون سدیم رفتار شیمیایی مشابه با باتری های یون لیتیوم دارند، هرچند بدون تاثیرات منفی زیست محیطی،یک محقق در دانشگاه فناوری Chalmers در گوتنبرگ، سوئد

او می افزاید: "فرایندهای تولید نیز مشابه هستند، به این معنی که شما واقعاً نیازی به آزمایش خط تولید ندارید".شما می توانید از خطوط تولید موجود استفاده کنید و برخی از تنظیمات را برای باتری نمک انجام دهید.

ژانگ می گوید باتری های سدیم نیز نسبت به همتایان لیتیومشان امن تر هستند و در دمای شدید عملکرد بهتری دارند.

باتری های لیتیوم یون مسئول آتش سوزی های بی شماری بوده اند، از جمله یکی از آن هاکارخانه ذخیره سازی باتری کالیفرنیادر اوایل سال جاری که برای چند روز آتش گرفت و باعث تخلیه حدود 1200 ساکن محلی شد.

در سال 2024، ژانگمطالعهکه اثرات آینده آب و هوایی انواع مختلف باتری های نمک را با تمرکز بر انتشار کربن بررسی کرد.

تیم او دریافت که تا سال ۲۰۵۰، استفاده از انرژی های تجدید پذیر برای تولید باتری ها می تواند تاثیرات اقلیمی آن را ۴۳ تا ۵۷ درصد در مقایسه با سطح ۲۰۲۰ کاهش دهد.

او می گوید: "اثرات اقلیمی هرچه بیشتر به آینده می رسیم، از فرآیندهای تولید، معدن و همچنین فرآیندهای قبل از تولید، کاهش می یابد".

اما مواد شیمیایی مورد استفاده در کاتود هنوز هم یک نگرانی هستند، او می گوید، و باید با سرمایه گذاری بیشتر در تحقیقات باتری های یون سدیم حل شود.

پیدا کردن یک طاقچه

پس چه چیزی مانع از استفاده بیشتر از باتری های یون سدیم می شود؟قیمت پایین لیتیوم، باعث می شود که با سدیم رقابت کند.

پس از افزایش به رکورد 83000 دلار در هر تن در نوامبر 2022،قیمت لیتیوماز آن زمان به بعد کاهش یافته است و در ماه گذشته به پایین ترین حد 8400 دلار در هر تن رسیده است، زیرا فروش وسایل نقلیه الکتریکی (EV) آهسته تر از حد انتظار است.

یک مانع دیگر این است که سدیم کمتر از لیتیوم متراکم است، به این معنی که فضای بیشتر و انرژی بیشتری برای نگه داشتن همان بار مورد نیاز است.

در نتیجه یک باتری بزرگتر و سنگین تر ایجاد می شود، که برای مثال در ماشین یا تلفن شما بسیار کم است.

ژانگ می گوید، سدیم به جای اینکه لیتیوم را به طور کامل جایگزین کند، باید کاربردهای خاص خود را پیدا کند، جایی که حجم و وزن مشکلی نیستند.

در حالی که دانشمندان به کار بر روی بهبود تراکم انرژی خود ادامه می دهند، یک مکان مناسب برای باتری های یون سدیم در سیستم های ذخیره سازی انرژی ثابت است،جایی که انرژی می تواند ذخیره و تخلیه شود در صورت نیاز برای تعادل شبکه برق.

در واقع، مالی انرژی جدید بلومبرگ (BNEF)پیش بینی15 درصد سهم بازار برای باتری های یون سدیم در ذخیره انرژی تا سال 2035، از 1 درصد امروز.

در ایالات متحده، Natron Energy مستقر در دره سیلیکون در حال تولید باتری های یون سدیم برای نصب در مراکز داده و شرکت های محاسبات ابری و همچنین شارژرهای سریع EV است.

اخیراً در یک۱٫۴ میلیارد دلار کارخانه جدید در کارولینای شمالی، که نشان دهنده افزایش 40 برابر ظرفیت است.

در همین حال، در انگلستان، Faradion، یک شرکت تابعه از هند's Reliance New Energy Ltd.ساخت باتری های یون سدیمبرای حمل و نقل، ذخیره سازی و برق پشتیبان.

و در فرانسه، TIAMAT، شرکتی که Tarascon به عنوان مشاور علمی آن عمل می کند، اولین باتری یون سدیم را اختراع کرد که برای استفاده در یک محصول تجاری طراحی شده است:دریل برق بی سیم.

ماه گذشتهقرارداد با شرکت فناوری آمریکایی "اندیور" امضا کردبرای ساخت باتری برای مراکز داده های هوش مصنوعی.

رانندگي با نمک

با این حال، بزرگترین مصرف کننده باتری های یون سدیم،چینژانگ می گوید که این کشور در حال حاضر بر بازار باتری های لیتیوم یون تسلط دارد، که یکی از دلایلی است که به راحتی تغییر کرده است.

شرکت های چینی در حال حاضر بیش از 7.6 میلیارد دلار در فناوری یون سدیم سرمایه گذاری کرده اند،تاسیسات تولید جدیدتنها در سال 2024 اعلام شد.

شرکت هایی مانند یادیا، هینا و تکنولوژی امپرکس معاصر (CATL) در حال حاضر در حال ساخت یک مزیت رقابتی در بازار جهانی باتری های یون سدیم هستند.در صنعت فناوری پاک کشور گام بزرگی برداشته ایم..

و برخلاف همتایان غربی شان، آنها در حال حاضر وسایل نقلیه با انرژی سدیم را در جاده قرار می دهند.

به عنوان مثال، "ياديا" داره شروع به فروش ميکنهموتورسیکلت های الکتریکیبعد از یک آزمایش موفقپروژه آزمایشی با 150،000 کوریور تحویل مواد غذاییدر شنجن

در حالی که این دوچرخه ها فقط حدود ۷۰ کیلومتر برد دارند، تولید کننده ایستگاه های تعویض باتری ساخته است که در آن صاحبان می توانند باتری های خسته شده را در کمتر از یک دقیقه تغییر دهند،بجاي اينکه ساعت ها منتظر شارژشون باشم.

CATL، بزرگترین تولید کننده باتری جهان برای خودروهای الکتریکی و ذخیره سازی انرژی،در اوایل سال جاری، برنامه ای برای تولید انبوه باتری های یون سدیم برای کامیون های سنگین و اتومبیل ها تحت نام تجاری جدید به نامNaxtra.

موتورسیکلت ها و موتورسیکلت های الکتریکی در چین همه جا هستند، با برخی55 میلیون فروخته شدهفقط در سال 2023

اکنون، تلاش های این کشور برای وارد شدن به خودروهای باتری سدیم می تواند پتانسیل بزرگی برای گسترش در سراسر جنوب جهان ایجاد کند، به ویژه در آسیا و آفریقا، می گوید کیت لوگان،مدیر مرکز اقلیم چین و دیپلماسی اقلیمی در دانشگاهبر اساس.Sموسسه سیاست جامعه آسیا.

از آنجا که استفاده از دو و سه چرخ در جنوب جهان متمرکز است، این بازارهای برای شرکت های چینی مهم تر خواهند بودبه جای عوامل مانند تنش های تجاری و عدم دسترسی به بازارهای شمال جهانی،" او توضیح می دهد.

او اضافه می کند که تبدیل این دوچرخه ها و تراکیب ها به انرژی الکتریکی در بازارهای جنوب جهانی تأثیر قابل توجهی بر انتشار گازهای گلخانه ای و استفاده از سوخت های فسیلی خواهد داشت.

از طرفی، تاراسکون می بیند که در طول دهه آینده تغییر بزرگی در اندازه خودروها در شمال جهانی نیز رخ خواهد داد.

او می گوید: "ما ماشین های کوچکتر در شهرها، تاکسی های بیشتر و وسایل نقلیه کوتاه مدت بیشتری خواهیم داشت، بنابراین به طور خودکار، باتری یون سدیم بازی بزرگی برای بازی خواهد داشت".

اگر به آینده نگاه کنم، این تکنولوژی قطعاً بهبود خواهد یافت و فکر می کنم بخش بزرگی از بازار را به دست خواهد آورد زیرا تقاضای زیادی برای انرژی باتری وجود دارد.و لیتیوم یون نمیتونه همه اش رو درست کنه.