اكتشاف جديد عبر الذكاء الاصطناعي قد يغيّر مستقبل البطاريات

استخدم فريق من العلماء الذكاء الاصطناعي لاكتشاف مواد واعدة قد تحدث ثورة في تكنولوجيا البطاريات، ما يفتح آفاقا نحو مستقبل أكثر كفاءة واستدامة في تخزين الطاقة.

وتعد البطاريات عنصرا محوريا في التحوّل نحو عالم منخفض الانبعاثات، إذ يعتمد عليها تطوّر المركبات الكهربائية والأجهزة الذكية. إلا أن تكنولوجيا البطاريات الحالية، وخاصة بطاريات الليثيوم-أيون، لا تزال تواجه تحديات كبيرة، مثل انخفاض كثافة الطاقة وفقدان الكفاءة بمرور الزمن وحساسيتها للتغيرات الحرارية.

وفي محاولة لتجاوز هذه العقبات، يعمل العلماء على تطوير بطاريات تعرف باسم "البطاريات متعددة التكافؤ"، والتي تعتمد على عناصر أكثر وفرة من الليثيوم، ما يجعلها أكثر استدامة وأقل تكلفة في الإنتاج. كما تتيح هذه البطاريات تخزين طاقة أكبر، مع إمكانيات محسّنة من حيث الكفاءة والأداء.

لكن في المقابل، تمثل الشحنة الكبيرة والحجم الأكبر لأيونات العناصر متعددة التكافؤ عائقا تقنيا أمام دمجها بكفاءة في تصميم البطاريات.

وللتغلب على هذا التحدي، لجأ فريق من العلماء إلى الذكاء الاصطناعي التوليدي – وهي تقنية شبيهة بتلك التي تقوم عليها أنظمة مثل ChatGPT – لاستكشاف آلاف التركيبات المحتملة بسرعة فائقة، وتحديد أكثر المواد الواعدة للاستخدام في هذا النوع من البطاريات.

وقال البروفيسور ديباكار داتا، من معهد نيوجيرسي للتكنولوجيا قائلا: "لم تكن المشكلة في نقص المواد المرشحة، بل في استحالة اختبار ملايين التركيبات يدويا. لذلك استخدمنا الذكاء الاصطناعي كأداة ذكية وسريعة لاستكشاف هذا الفضاء الواسع واستخلاص الهياكل التي قد تجعل بطاريات متعددة التكافؤ قابلة للتطبيق العملي".

وأثمرت هذه التقنية عن اكتشاف 5 هياكل جديدة كليا لأكاسيد المعادن الانتقالية المسامية، أظهرت خصائص متميزة بفضل قنواتها الواسعة والمفتوحة، ما يجعلها مثالية لنقل الأيونات الكبيرة بسرعة وأمان – وهي خطوة جوهرية في تطوير بطاريات الجيل القادم.

وأوضح البروفيسور داتا أن أدوات الذكاء الاصطناعي المستخدمة ساهمت في تسريع عملية البحث والاكتشاف بشكل غير مسبوق، ما يعزز من فرص تطوير بدائل فعالة وأكثر استدامة لتقنية الليثيوم-أيون الحالية.

وبعد اكتشاف المواد الجديدة، قام الفريق العلمي باختبارها باستخدام محاكاة تقليدية، للتحقق من قابليتها للتطبيق العملي في بيئات استخدام واقعية.