الذكاء الاصطناعي يصمم بطاريات فائقة القدرة وبسرعة شحن خيالية

كشف باحثون في جامعة “كارنيغي ميلون” في الولايات المتحدة، عن أنهم باتوا قادرين على تصميم بطاريات أكثر كفاءة، وذلك بعدما قاموا باستخدام ذكاء اصطناعي يعرف باسم “دراغون فلاي”  Dragonfly، لتكوين محاليل كهربائية أفضل لبطاريات الليثيوم أيون، من شأنها أن تعزز كفاءة البطاريات وتزيد من قدرتها على الشحن بشكل أسرع.

ويحرك المحلول الكهربائي الأيونات، وهي الذرات التي يجري شحنها إما عن طريق اكتساب الإلكترون أو فقدانه بين القطبين الكهربائيين الموجودين في البطارية. ويتم تكوين أيونات الليثيوم في طرفها السالب أي الـ “أنود” Anode، ومن ثم تتدفق (عبر دائرة كهربائية خارجية) إلى  طرفها الموجب هو الـ “كاثود” Cathode، بحيث يحدث الاختزال، أي اكتساب الإلكترونات. وما إن يتم شحن البطارية، حتى تعود الأيونات إلى القطب الموجب.

يشار إلى أن الابتكارات في مجال البطاريات قد تستغرق سنوات طويلة كي تؤتي ثمارها، نظراً إلى وجود مجموعة كبيرة من المواد الكيماوية المختلفة والمتداخلة في إنتاجها. فالتوصل إلى تحديد نسبة هذه المواد الكيماوية وتحسينها لاستخدامها حتى الذروة يعد مهمة شاقة.

ومع ذلك، عندما استخدم فريق البحث منظومة آلية من المضخات والصمامات والأوعية، إضافة إلى معدات مختبرية أخرى، لخلط ثلاثة مذيبات محتملة وملح واحد معاً، ثم جرى إدخال هذه النتائج من خلال جهاز “دراغون فلاي”، وجدوا أن الذكاء الاصطناعي قدم ستة حلول تفوقت على أداء أحد محاليل الإلكترولايت المعتمدة في الوقت الراهن. وأسهم ذلك في تحسين الخلية الاختبارية بنسبة 13 في المئة مقارنة بما هو متاح تجارياً في الوقت الراهن.

وفي هذا الإطار، أوضح فينكت فيسواناثان الأستاذ المساعد في جامعة “كارنيغي ميلون” لمجلة “تكنولوجي ريفيو”  Technology Review (مجلة علمية يصدرها “معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا” MIT)، أن مكونات الإلكترولايت “يمكن مزجها ومطابقتها بمليارات الطرق”، لكن الذكاء الاصطناعي لنظام ’دراغون فلاي‘، يمكن أن يتسم بأداء أكثر كفاءة من دون تحيز، لأنه غير مجهز بخلفية معرفية في مجال الكيمياء.

ويأمل الباحثون في أن يتوصلوا إلى تحسين أداء “دراغون فلاي” عبر إجراء تجارب متعددة الأهداف، بدلاً من هدف واحد.

ويعتقدون أن البطاريات الكمومية  Quantum Batteries (لديها القدرة على تخزين كمية هائلة من الطاقة، ويتم شحنها خلال فترة قصيرة جداً مقارنة بالبطاريات التقليدية)، تستخدم تقنية جديدة تعتمد على نظام ميكانيكي يعرف باسم “مايكروميزر”  Micromaser، يتيح تخزين الطاقة المشحونة عبر تيار من رقائق الكيوبتات أو البتات الكمومية، مع الحماية في الوقت ذاته من أخطار الشحن الزائد، الأمر الذي من شأنه أن يسهم في إعادة شحن البطارية بسرعة ويعزز من قدرتها على تخزين الطاقة.

ووجد الباحثون الكوريون الجنوبيون أن تقنيتهم القائمة على هذا النظام يمكن أن تقلل أوقات الشحن المنزلي للسيارات الكهربائية من 10 ساعات إلى ثلاث دقائق فقط، في حين أن محطات الشحن فائقة السرعة يمكن أن تعيد شحن السيارة شحناً كاملاً في غضون 90 ثانية فقط.

وفي دراسة نشرت في وقت سابق من هذه السنة، لاحظ العلماء كيف ينخفض وقت شحن البطارية الكمومية في الواقع مع زيادة حجمها.