بطارية جديدة لزيادة كفاءة السيارات الكهربائيةhttps://aawsat.com/%D8%AA%D9%83%D9%86%D9%88%D9%84%D9%88%D8%AC%D9%8A%D8%A7/5100829-%D8%A8%D8%B7%D8%A7%D8%B1%D9%8A%D8%A9-%D8%AC%D8%AF%D9%8A%D8%AF%D8%A9-%D9%84%D8%B2%D9%8A%D8%A7%D8%AF%D8%A9-%D9%83%D9%81%D8%A7%D8%A1%D8%A9-%D8%A7%D9%84%D8%B3%D9%8A%D8%A7%D8%B1%D8%A7%D8%AA-%D8%A7%D9%84%D9%83%D9%87%D8%B1%D8%A8%D8%A7%D8%A6%D9%8A%D8%A9
بطاريات الليثيوم أيون تعد عنصراً أساسياً في تشغيل السيارات الكهربائية (رويترز)
القاهرة :«الشرق الأوسط»
TT
القاهرة :«الشرق الأوسط»
TT
بطارية جديدة لزيادة كفاءة السيارات الكهربائية
بطاريات الليثيوم أيون تعد عنصراً أساسياً في تشغيل السيارات الكهربائية (رويترز)
طوّر باحثون في جامعة دوشيشا اليابانية بطارية ليثيوم أيون شبه صلبة مبتكرة تتميز بكفاءة وأمان أعلى وعمر أطول مقارنة بالبطاريات التقليدية.
وأوضح الفريق من خلال الدراسة التي نُشرت نتائجها، الاثنين، في دورية «Journal of Energy Storage» أن هذه البطارية تمثل خطوة واعدة نحو تحقيق انتشار واسع للسيارات الكهربائية مع تعزيز الاستدامة البيئية.
وتعد بطاريات الليثيوم أيون عنصراً حيوياً في تشغيل الأجهزة والسيارات الكهربائية، إلا أن المخاوف المتعلقة بالأمان، نتيجة الاعتماد على محلول عضوي يحتوي على مواد قابلة للاشتعال، تشكّل تحدياً كبيراً. وتقدم البطاريات الصلبة بديلاً أكثر أماناً، لكنها تواجه تحديات في واجهة الاتصال بين الأقطاب الصلبة والإلكتروليت، مما يؤثر على كفاءة نقل أيونات الليثيوم.
والإلكتروليت هو مكون أساسي في البطاريات، حيث يعمل كوسيط يسمح بمرور أيونات الليثيوم بين الأقطاب الكهربائية، ما يمكّن البطارية من تخزين الطاقة وإطلاقها عند الحاجة. وبينما يُستخدم الإلكتروليت السائل في البطاريات التقليدية، فإنه يكون عرضة للاشتعال، خصوصاً في درجات الحرارة المرتفعة. أما الإلكتروليت الصلب، فيوفر أماناً أعلى لكنه يعاني من انخفاض كفاءة الاتصال بين الأقطاب.
وللتغلب على هذه العقبات، طوّر الفريق بطارية شبه صلبة تجمع بين مزايا الإلكتروليت السائل والصلب. وتتميز هذه البطارية بقدرتها على تقليل مخاطر الاشتعال مع تحسين كفاءة تدفق الأيونات، مما يحقق أداءً أفضل.
واعتمد الباحثون في تصميم البطارية على صفيحة زجاجية سيراميكية ناقلة لأيونات الليثيوم لفصل الأقطاب؛ مما يضمن واجهة متماسكة وأداءً مستقراً. وأظهرت البطارية استقراراً حرارياً عالياً حتى عند درجات حرارة تصل إلى 150 درجة مئوية؛ مما يقلل من مخاطر الحوادث المرتبطة بارتفاع الحرارة. كما سجلت انخفاضاً ملحوظاً في التفاعلات الجانبية التي تؤدي إلى توليد الحرارة، مما يعزز سلامتها.
وفي اختبارات الشحن والتفريغ، قدمت البطارية أداءً متميزاً مع معدل تغيير منخفض في المقاومة الداخلية، ما يشير إلى دورة حياة طويلة، وفق الفريق. وقال الدكتور ريوسوكي كيدو، الباحث الرئيسي في الدراسة، إن «هذه البطارية يمكن أن تحسن كفاءة السيارات الكهربائية والطائرات اللاسلكية والأجهزة الذكية، مع دعم الجهود العالمية لتحقيق الحياد الكربوني.
وأضاف، عبر موقع «يوريك أليرت»، أن «تطوير بطاريات آمنة طويلة الأمد يُعد أمراً حيوياً، والبطارية شبه الصلبة التي طوّرناها تمثل خياراً مستقبلياً واعداً لتلبية احتياجات الأمان والكفاءة».
طوَّر باحثون من جامعة تكساس إيه آند إم الأميركية طلاءً مبتكراً يجعل الملابس القطنية مقاوِمةً للاشتعال، مما يفتح آفاقاً جديدة لحماية الأفراد والممتلكات.
تقنية تخزين «ليزرية» للأقراص الصلبة تضع أكثر من 30 تيرابايت في أجهزة المستخدمينhttps://aawsat.com/%D8%AA%D9%83%D9%86%D9%88%D9%84%D9%88%D8%AC%D9%8A%D8%A7/5100869-%D8%AA%D9%82%D9%86%D9%8A%D8%A9-%D8%AA%D8%AE%D8%B2%D9%8A%D9%86-%D9%84%D9%8A%D8%B2%D8%B1%D9%8A%D8%A9-%D9%84%D9%84%D8%A3%D9%82%D8%B1%D8%A7%D8%B5-%D8%A7%D9%84%D8%B5%D9%84%D8%A8%D8%A9-%D8%AA%D8%B6%D8%B9-%D8%A3%D9%83%D8%AB%D8%B1-%D9%85%D9%86-30-%D8%AA%D9%8A%D8%B1%D8%A7%D8%A8%D8%A7%D9%8A%D8%AA-%D9%81%D9%8A-%D8%A3%D8%AC%D9%87%D8%B2%D8%A9-%D8%A7%D9%84%D9%85%D8%B3%D8%AA%D8%AE%D8%AF%D9%85%D9%8A%D9%86
تقنية تخزين «ليزرية» للأقراص الصلبة تضع أكثر من 30 تيرابايت في أجهزة المستخدمين
تضاعف التقنية الجديدة السعة التخزينية دون أي زيادة في حجم قرص الصلب أو خفض سرعة التعامل مع البيانات
قد يحتاج البعض إلى وحدة تخزين خاصة بالكومبيوتر تدعم نقل البيانات بسرعات فائقة، مثل محرري الفيديوهات فائقة الدقة أو المصورين المحترفين واللاعبين، ولكن قد يفضل البعض الآخر سعات ضخمة أكثر من السرعة، مثل من لديه عشرات الآلاف من الصور أو الوثائق، أو من يقوم بأرشفة البيانات، أو من لديه محتوى متنوع، مثل الملفات الموسيقية والمسلسلات والفيديوهات، أو من يستخدم السعة التخزينية لتشغيل الفيديوهات في المنزل. ويأتي هنا دور الأقراص الصلبة الكلاسيكية Hard Disk Drive HDD التي لا تزال تتقدم إلى يومنا هذا بشكل مستمر. ومن أحدث تلك التطورات استخدام الليزر لتسخين منطقة التخزين الداخلية وتبريدها في خلال نانو ثانية واحدة للوصول إلى حقبة جديدة من الأقراص الصلبة تستطيع تخزين أكثر من 30 تيرابايت في حجم القرص نفسه. وسنستعرض في هذا الموضوع هذه التقنية الحديثة التي سنراها خلال العام الجديد.
تستخدم التقنية الجديدة الليزر لتسخين منطقة التخزين وتبريدها في نانو ثانية
«استقرار البيانات الضخمة»
تقنية التسخين والتبريد يطلق عليها «التخزين المغناطيسي المدعوم بالحرارة» Heat-Assisted Magnetic Recording HAMR وهي تقنية يعمل عليها كثير من الشركات لسنوات طويلة، وقد استطاعت أخيراً إتقانها بالشكل الصحيح لنشهد إطلاق وحدات تخزين جديدة تستخدمها خلال العام الجديد.
وكانت المشكلة تكمن في أن آليات التخزين التي تهدف إلى زيادة السعة التخزينية تعمد إلى زيادة كثافة البيانات في المساحة نفسها، ولكن الزيادة المفرطة تتسبب في التأثير السلبي على المجال المغناطيسي، وجعله غير مستقر، وبالتالي فقدان البيانات.
ولاحظ الخبراء أن تسخين منطقة صغيرة لدرجات حرارة فائقة، ومن ثم تخزين البيانات عليها، ومن ثم تبريدها يزيل هذه العقبة. وتصبح البيانات مستقرة ولا تتأثر بالمجال المغناطيسي الكثيف من حولها.
وتتم هذه العملية باستخدام مواد جديدة في قرص التخزين لجعله أكثر استقراراً وتقبلاً للتغيرات الحرارية السريعة والمتفاوتة. ولدى الحاجة لتغيير البيانات، يتم تسخين تلك المنطقة وتعديل بياناتها، ومن ثم تبريدها مرة أخرى، كل ذلك في أجزاء صغيرة من الثانية تقاس بالنانو ثانية.
فوائد جمّة
ومن شأن هذه العملية تقديم أقراص صلبة تبدأ بسعات 32 تيرابايت (32768 غيغابايت) بالحجم نفسه للأقراص الصلبة القياسية. وهذا الأمر مفيد جداً من ناحية الحجم المطلوب داخل الكومبيوتر لتقديم سعات ضخمة دون أي زيادة في حجم الجهاز، ومن حيث التكلفة أيضاً، حيث إن تكلفة استخدام قرص يستخدم تقنية الحالة الصلبة SSD بأعلى سعة متوفرة حاليا للمستخدمين العاديين (وليس للشركات أو مراكز البيانات) بـ16 تيرابايت (نصف سعة الأقراص الصلبة بالتقنية الجديدة) يبلغ 8414 ريالاً سعودياً (نحو 2243 دولاراً)، بينما من المتوقع أن تكون أسعار الأقراص الصلبة بالتقنية الجديدة أقل بكثير، على الرغم من أنها تقدم ضعف السعة التخزينية المذكورة للأقراص ذات الحالة الصلبة SSD لدى إطلاقها.
هذا الأمر يجعل الأقراص الصلبة بالتقنية الجديدة خياراً ممتازاً للكومبيوترات المكتبية التي تستطيع تشغيل نحو 6 أقراص داخل علبة الجهاز للحصول على 192 تيرابايت من السعة التخزينية المدمجة، بالإضافة إلى القدرة على استخدام وحدة التخزين NVME M.2 فائقة السرعة لتشغيل البرامج ونظام التشغيل. ومن الممكن إضافة مزيد من الأقراص من خلال محولات Adaptor توضع الأقراص الصلبة داخلها، وتتصل بالكومبيوتر من خلال منفذ «يو إس بي».
يضاف إلى ذلك أن الأقراص ذات الحالة الصلبة SSD قد تفقد البيانات في حال عدم تشغيلها لفترات مطولة بشكل أسرع (نحو عام أو أكثر قليلاً) مقارنة بالأقراص الصلبة القياسية (لديّ قرص HDD صلب خزنت فيه ملفات أرشيفية في عام 2003 وقمت بوضعه بالخزانة وعدت إليه عام 2015 لاسترجاع بعض البيانات التي كانت سليمة بالكامل وكأنها مخزنة قبل دقائق).
وعلى الرغم من السعات الضخمة جداً لهذه الأقراص الصلبة، فإنها تستطيع قراءة وكتابة البيانات بسرعات تصل إلى 257 ميغابايت في الثانية الواحدة (تستطيع بعض الإصدارات الوصول إلى 288 ميغابايت في الثانية)، وتدور بسرعة 7200 دورة في الثانية، وتستهلك 5.5 واط، وتتصل بالكومبيوتر من خلال منفذ SATA الداخلي، أي أنها لا تتطلب أي عتاد إضافي، بل تعمل مباشرة على أي كومبيوتر شخصي.
تقنية تخزين ثورية تضاعف كمية البيانات المخزنة
إصدارات مختلفة بسعات زائدة
وتعمل عدة شركات على إطلاق أقراص صلبة بهذه التقنية، من بينها «سيغايت» Seagate بأقراص «موزايك 3 بلاس» Mozaic 3 Plus و«ويسترن ديجيتال» Western Digital التي أطلقت الشركة اسم «التخزين المغناطيسي المدعم بالطاقة العمودية» Energy-Assisted Perpendicular Magnetic Recording ePMR باستخدام الكهرباء عوضاً عن الليزر لتسخين منطقة التخزين، و«توشيبا» Toshiba التي تستخدم اسم «التخزين المغناطيسي المدعوم بطاقة الميكروويف» Microwave-Assisted Magnetic Recording MAMR.
ومن المتوقع إطلاق وحدات تخزينية لاحقة بسعات 36 و40 و50 تيرابايت للقرص الواحد، وصولاً إلى 100 تيرابايت بنهاية 2025 أو بداية 2026. كما سيتم إطلاق إصدارات خاصة من هذه الأقراص الصلبة لشركات الذكاء الاصطناعي التي تحتاج إلى كميات ضخمة جداً من السعة التخزينية لتدريب إصدارات الذكاء الاصطناعي الخاصة بها، والذي من شأنه خفض تكاليف التشغيل وزيادة القدرات دون الحاجة لمزيد من التبريد أو الطاقة الكهربائية للتشغيل والحصول على مزيد من الكفاءة. يشار إلى أن الجهاز الخادم الواحد في مراكز البيانات يستطيع تشغيل 102 من الأقراص الصلبة في آن واحد لتقديم 3264 تيرابايت (أو 3.26 بيتابايت) من السعة التخزينية المذهلة باستخدام هذه التقنية الجديدة.
