وكانت سرعه السياره ضعف سرعه السيارات الاخري وتتجاوزها بسهوله، مثيره حولها غيمه صغيره من الغبار الذي يدخل ربما في انوف الخيول وهي تجر العربات بثبات علي طول الشارع. كان ذلك في اوائل القرن العشرين، ولم يكن سائق تلك السياره سوي توماس اديسون، المخترع الشهير. لم تكن السيارات الكهربائيه شيئا جديدا في ذلك الحي، لكن معظمها كان يعتمد علي بطاريات ثقيله وبطيئه، تعمل بواسطه حمض الكبريتيك والرصاص، في حين جهز اديسون سيارته ببطاريه من نوع جديد، وكان يامل بان تصبح قريبا المعتمده لتشغيل السيارات في جميع انحاء البلاد: بطاريه من النيكل والحديد. وحسب اديسون، فقد كانت بطاريه النيكل والحديد تمتلك مرونه كبيره في الاستخدام، وشحنها اسرع بمرتين من بطاريات الرصاص الحمضيه. وقد ابرم صفقه مع شركه فورد موتورز لانتاج السياره الكهربائيه المزوده بهذه البطاريه التي يفترض انها اكثر كفاءه. لكن بطاريه اديسون كان لديها بعض الجوانب السلبيه، فقد كانت اكبر من بطاريات الرصاص الحمضيه المستخدمه علي نطاق واسع، كما انها اكثر تكلفه. والامر الاخر والاهم، هو انها تطلق الهيدروجين اثناء شحنها، والذي كان يعتبر مؤذيا، ويمكن ان يكون خطيرا. مواضيع قد تهمك نهايه لكن لسوء الحظ، عندما توصل اديسون الي صنع نموذج افضل، كانت السيارات الكهربائيه في طريقها للاختفاء تاركه الساحه للسيارات التي تعمل بالوقود الاحفوري، والتي يمكنها قطع مسافات اطول بدون الحاجه الي التزود بالوقود او شحن البطاريه. وهكذا كان الاهمال مصير صفقه اديسون. لكن بعد مرور اكثر من قرن، اعاد المهندسون اكتشاف بطاريه النيكل والحديد، التي يعتقد انها قد تكون الحل المناسب للتحدي الدائم الذي يشكله انتاج الطاقه المتجدده: التغلب علي عدم ثبات مصادر الطاقه النظيفه مثل الرياح والطاقه الشمسيه. اما الهيدروجين، الذي كان يعتبر ناتجا ثانويا مثيرا للقلق، فقد يكون اليوم احد العناصر الاكثر فائده في هذه البطاريات. يستخدم المحلل الكهربائي التقليدي لتحويل مصادر الطاقه المتجدده الي هيدروجين، لكن مولدر يامل في ان تتمكن بطاريات باتولايزر من القيام بذلك بكفاءه وبتكلفه اقل وفي منتصف العقد الثاني من القرن الحادي والعشرين، اجري فريق بحث من جامعه دلفت للتكنولوجيا في هولندا بحثا عن الهيدروجين الناتج عن استخدام بطاريه النيكل والحديد. فعندما تمر الكهرباء عبر البطاريه اثناء شحنها، يحصل تفاعل كيميائي يطلق الهيدروجين والاكسجين. وادرك الفريق ان هذا التفاعل يشبه التفاعل المستخدم لاطلاق الهيدروجين من الماء، والمعروف باسم التحليل الكهربائي. يقول فوكو مولدر، رئيس فريق البحث في جامعه دلفت: "بدا لي ان الكيمياء هي نفسها". وتفاعل تفكيك الماء هو احدي طرق انتاج الهيدروجين لاستخدامه كوقود، وهو وقود نظيف تماما ايضا، شرط ان تكون الطاقه المستخدمه لدفع التفاعل من مصدر متجدد. وبينما كان مولدر وافراد فريقه يعلمون ان اقطاب بطاريه النيكل والحديد قادره علي تفكيك الماء، فقد فوجئوا بان الاقطاب الكهربائيه اصبحت تخزن طاقه اعلي مما كانت عليه قبل انتاج الهيدروجين. بمعني اخر، اصبحت البطاريه افضل عندما تم استخدامها كمحلل كهربائي ايضا. كما فوجئوا بمدي قدره الاقطاب الكهربائيه علي مقاومه التاثر بالتحليل الكهربائي، والذي يمكن ان يتلف البطاريات التقليديه. يقول مولدر: "اسعدنا بالطبع ان كفاءه الطاقه بدت جيده خلال العمليه"، وقد وصلت مستوياتها الي ما بين 80 و90 في المئه. واطلق مولدر واعضاء الفريق علي ابتكارهم "باتوليزر"، وهو اسم مؤلف من كلمتين تعنيان البطاريه المحلله، وياملون ان يساعد اكتشافهم في ايجاد حل لتحديين رئيسيين متعلقين بالطاقه المتجدده: تخزين الطاقه، وانتاج وقود نظيف عندما تكون البطاريه مشحونه. يقول مولدر: "سنسمع الكثير من النقاشات حول البطاريات من ناحيه، وانتاج الهيدروجين من ناحيه اخري. كان هناك دائما نوع من المنافسه بين هذين الاتجاهين، لكننا في الحقيقه نحتاج الي كليهما". تعتبر بطاريات باتولايزر احدي الطرق لتحقيق توازن بين العرض والطلب علي الطاقه المتجدده الناتجه من مصادر مثل الطاقه الشمسيه وطاقه الرياح دعم الطاقه المتجدده ويتمثل احد اكبر التحديات التي تواجهنا عند استخدام مصادر الطاقه المتجدده مثل الرياح والطاقه الشمسيه في احتمال انقطاعها وعدم امكانيه التنبؤ بتوفرها من عدمه. فبخصوص الطاقه الشمسيه، علي سبيل المثال، هناك فائض من الطاقه التي تنتج خلال ساعات النهار وفصل الصيف، لكن اثناء الليل وخلال اشهر الشتاء، يتراجع الانتاج، او ينعدم تماما. ويمكن للبطاريات التقليديه، مثل تلك التي تعتمد علي الليثيوم، ان تخزن الطاقه علي المدي القصير، لكن عندما تكون مشحونه بالكامل، يتعين عليها اطلاق اي فائض طاقه او قد ترتفع درجه حرارتها ويتراجع اداؤها. في المقابل، تحافظ بطاريه "باتولايزر" المصنوعه من النيكل والحديد علي ثباتها عندما تصل الي الشحن الكامل، وحينها يمكن ان تتحول الي انتاج الهيدروجين. يقول جون بارتون، الباحث المشارك في كليه الهندسه الميكانيكيه والكهربائيه والتصنيع في جامعه لوبفرا البريطانيه ان "بطاريات النيكل والحديد مرنه، وقادره علي تحمل الشحن المنخفض والشحن الزائد بشكل افضل من البطاريات الاخري". ويضيف بارتون، الذي اجري ايضا ابحاثا حول بطاريات باتولايزر: "مع انتاج الهيدروجين، يمكن لبطاريه باتولايزر تخزين الطاقه لعده ايام، وحتي لشهور." وتتميز بطاريات النيكل والحديد بخصائص مفيده اخري عدا انتاجها للهيدروجين، فهي اولا، وقبل كل شيء، تحتاج الي القليل فقط من الصيانه، وهي متينه للغايه وعمر استخدامها طويل، كما اثبت اديسون في سيارته الكهربائيه مطلع القرن الماضي، حتي ان بعضها دام لاكثر من 40 عاما، كما ان المعدنين اللازمين لصنع البطاريه، وهما النيكل والحديد، اكثر توفرا من معدن الكوبالت مثلا والمستخدم في صناعه البطاريات التقليديه. وهذا يعني ان بطاريات "باتولايزر" من المحتمل ان يكون لها دور فعال في ما يتعلق بالطاقه المتجدده: مساعدتها علي ان تصبح اكثر ربحيه. وعلي غرار اي صناعه اخري، تتغير اسعار الطاقه المتجدده بناء علي مبدا العرض والطلب. ففي يوم مشرق ومشمس، تكون هناك وفره في الطاقه المستمده من الشمس، ما يؤدي الي فيض في العرض وانخفاض في السعر، علي عكس ما يحصل في فتره الشتاء، في حين ان بطاريات "باتولايزر" يمكن ان تساعد في تخفيف الفروقات الكبيره في هذه التغيرات. ويقول مولدر: "عندما تكون اسعار الكهرباء مرتفعه، يمكنك تفريغ هذه البطاريه، لكن عندما يكون سعر الكهرباء منخفضا، يمكنك شحن البطاريه وانتاج الهيدروجين". شهد مختبر اديسون في نيوجيرسي مولد العديد من اختراعاته، سواء التي اكتسبت شعبيه خلال حياته او تلك التي لم تلق حينها النجاح والاقبال وليست بطاريات "باتولايزر" الوحيده التي تمتلك هذه الخاصيه. فيمكن للمحللات الكهربائيه القلويه التقليديه المقترنه بالبطاريات اداء هذه الوظيفه ايضا، واستخدامها منتشر علي نطاق واسع في انتاج الهيدروجين. الا ان مولدر يعتقد ان بطاريات "باتولايزر" يمكنها القيام بالمهمه نفسها، لكن بتكلفه اقل ولفتره اطول، وذلك بفضل متانه نظام تشغيلها وقدره تحمله العاليه. وهو امر يدعو للتفاؤل بالنسبه لانصار هذا النوع من البطاريات. ورغم ان الهيدروجين هو المنتج المباشر لبطاريه "باتولايزر"، فيمكنها ايضا انتاج مواد مفيده اخري، مثل النشادر او الميثانول، اللذين يسهل تخزينهما ونقلهما. ويقول هانز فريينهوف، الرئيس التنفيذي لشركه بورتون فنتشورز، وهو ايضا احد المستثمرين في بطاريات "باتولايزر": ان "وجود بطاريه باتولايزر سيجعل مصنعا لانتاج الامونيا يعمل بشكل اكثر انتظاما، كما سيحتاج الي قوه بشريه عامله اقل، وهو ما يقلل من تكاليف التشغيل وتكاليف الصيانه، وبالتالي سيكون انتاج الامونيا ارخص وبطريقه مستدامه وصديقه للبيئه". وفي الوقت الحالي، تعمل اكبر بطاريات "باتولايزر" بطاقه 15 كيلوواط في الساعه، ولديها قدره عاليه علي تخزين الهيدروجين لفتره طويله، وهو ما يجعلها قادره علي تشغيل 1.5 منزلا بكافه المستلزمات. وهناك نسخه اكبر من "باتولايزر" بقوه 30 كيلو واط في الساعه، وهي تعمل في محطه ماغنوم للطاقه في ايمشافن بهولندا، وتوفر ما يكفي من الهيدروجين لتلبيه احتياجات محطه الطاقه. وبمجرد خضوع بطاريات "باتولايزر" للاختبارات الصارمه اللازمه، فالهدف هو زياده توسيع نطاق استخدامها وتوزيعها علي منتجي الطاقه الخضراء، مثل مزارع الطاقه الشمسيه وطاقه الرياح. وفي نهايه المطاف، يامل انصار هذا النوع من البطاريات في ان تصل انتاجيتها الي مقياس غيغاواط - اي ما يعادل الطاقه المولده من حوالي 400 توربينه رياح. لكن اضافه الي رفع الانتاج، يري بارتون ان هناك دورا للحجم الاصغر من بطاريات "باتولايزر" ايضا، وهو المساعده في توفير الطاقه للشبكات الصغيره التي تستخدمها المجتمعات النائيه التي لا تعيش في مناطق تصلها شبكات الطاقه الرئيسيه. وقد يكون من الامور المساعده ان الاقطاب الكهربائيه لبطاريات "باتولايزر" مصنوعه من معادن متوفره ورخيصه نسبيا. وعلي عكس الليثيوم، لا يتسبب النيكل والحديد بانتاج كميات كبيره من النفايات في المياه عند تعدينهما، وبالتالي ليس لهما تاثير سيء كبير علي البيئه. ومع ذلك، يري كل من مولدر وبارتون ان هناك عقبات يجب التغلب عليها من حيث الكفاءه. يقول بارتون: "سيكون من المفيد لبطاريات باتولايزر حقا ان تتم زياده قدرتها كبطاريه، او تخفيض مقاومتها الداخليه". والمقاومه الداخليه هي معارضه تدفق التيار في البطاريه، وكلما ارتفعت هذه المقاومه انخفضت الكفاءه. وهو امر يعمل مولدر وفريقه الان علي تحسينه. ولم تكن معظم الامكانات التي تتمتع بها بطاريات "باتولايزر" معروفه حتي منذ ان بدا توماس اديسون في تجربه بطاريه النيكل والحديد في مطلع القرن العشرين. لكن قد تلعب بطاريه النيكل والحديد دورا في استبدال الوقود الاحفوري علي نطاق اوسع، ومن خلال المساعده علي تسريع الانتقال الي استخدام الطاقه المتجدده. يمكنك قراءه الموضوع الاصلي علي BBC Future
كانت السياره الكهربائيه التي تقطع الشارع المرصوف بالحصي في مدينه ويست اورانج، في ولايه نيو جيرسي الامريكيه، تعبر بسرعه، ومن الواضح ان بعض المشاه فوجئ بسعه مقصورتها الداخليه.