الذكاء الاصطناعي يكشف 5 حلول مبتكرة تغير مستقبل تخزين الطاقة بشكل جذري

تمكّن فريق بحثي من معهد نيوجيرسي للتكنولوجيا من اكتشاف خمس مواد جديدة ثورية باستخدام الذكاء الاصطناعي التوليدي، تهدف إلى تطوير بطاريات الأيونات متعددة التكافؤ كبدائل فعّالة وأكثر استدامة لبطاريات الليثيوم التقليدية، وذلك اعتمادًا على عناصر متوفرة بكثرة مثل المغنيسيوم والكالسيوم.

كيف يغيّر الذكاء الاصطناعي التوليدي مستقبل بطاريات الأيونات متعددة التكافؤ

يقود الذكاء الاصطناعي التوليدي ثورة في اكتشاف مواد جديدة تناسب تصميم بطاريات الأيونات متعددة التكافؤ، إذ يتيح معالجة قاعدة ضخمة من التركيبات الكيميائية التي يصعب اختبارها تجريبيًا، مما يعزز سرعة الوصول إلى مواد بطاريات أكثر كفاءة واستدامة. اعتمد فريق معهد نيوجيرسي للتكنولوجيا على نماذج متقدمة مثل “المشفّر الذاتي متغير الانتشار البلوري” ونموذج لغوي كبير معدل لابتكار مواد ذات بنى بلورية فريدة، مستقرة ديناميكيًا وملائمة لتطبيقات الطاقة الحديثة.

مزايا بطاريات الأيونات متعددة التكافؤ مقارنة ببطاريات الليثيوم التقليدية

تختلف بطاريات الأيونات متعددة التكافؤ عن بطاريات الليثيوم أيون التقليدية في الخاصية الأساسية التي تجعلها مميزة؛ فهي تستخدم أيونات تحمل شحنات موجبة مضاعفة أو ثلاثية، ما يمنحها قدرة تخزين طاقة أكبر بكثير، كما تعتمد على عناصر وفيرة وطبيعية مثل المغنيسيوم والكالسيوم بدلاً من الليثيوم النادر والمكلف. هذه الخصائص تجعلها أفضل من حيث التكلفة والكفاءة، كما توفر حلولًا تخزينية أكثر أمانًا ومستدامة للطاقات المتجددة، وهو ما يعالج التحديات البيئية والاقتصادية التي تواجه تكنولوجيا الليثيوم.

تقنيات الذكاء الاصطناعي في تسريع اكتشاف مواد جديدة لصناعة بطاريات الأيونات متعددة التكافؤ

لتجاوز صعوبات التفاعل مع الأيونات كبيرة الحجم والمشحونة، وظف الباحثون تقنيات ذكاء اصطناعي مزدوجة. حيث أتاح نموذج CDVAE اقتراح آلاف البناء البلورية الجديدة بشكل سريع، فيما ركز نموذج اللغة المعدل على تقييم استقرار المواد المقترحة لضمان جدواها العملية. هذا النهج مكّن الفريق من الكشف عن خمسة هياكل جديدة لأكاسيد المعادن الانتقالية، تتميز بقنوات مفتوحة تسرع حركة الأيونات، مما يشكل قفزة نوعية في أداء البطاريات. تم تدعيم هذه النتائج بمحاكاة ميكانيكا الكم واختبارات استقرار دقيقة، مؤكدين استعداد هذه المواد للتصنيع والتطبيق العملي.

• تسريع البحث عن مواد أكثر كفاءة بفضل الذكاء الاصطناعي التوليدي.
• اكتشاف هياكل مسامية جديدة تدعم نقل الأيونات متعددة التكافؤ.
• تقييم استقرار المواد لتأكيد إمكانية تصنيعها تجريبيًا.
• استخدام عناصر وفيرة لتخفيض تكلفة المواد الخام.
• تحسين سعة تخزين الطاقة مقارنة ببطاريات الليثيوم أيون.

يرسخ هذا الاكتشاف مكانة بطاريات الأيونات متعددة التكافؤ كخيار واعد في مستقبل تخزين الطاقة، حيث يقدم نهج معهد نيوجيرسي للتكنولوجيا نموذجًا متقدمًا يجمع بين الذكاء الاصطناعي والتقنيات الكمية لتسريع الابتكار. ويستعد الباحثون لمراحل تطبيقية وتجارب معملية جديدة من أجل توسيع نطاق هذه التكنولوجيا، التي قد تسهم في تغيير قواعد صناعة البطاريات، وتعزيز أمن الطاقة العالمي.