بطاريات الهواتف الذكية في المستقبل: أفضل الابتكارات لزيادة الاستقلالية

يمكن لبطاريات الهواتف الذكية في المستقبل أن تتيح أخيرًا زيادة استقلالية هواتفنا المحمولة في المستقبل القريب. وبفضل التقنيات الثورية المختلفة، لا يمكن للبطاريات أن تدوم لفترة أطول فحسب، بل تستهلك أيضًا طاقة أقل ويمكن إعادة شحنها بوسائل أخرى غير الكهرباء. اكتشف أفضل تقنيات بطاريات الهواتف الذكية في المستقبل.

منذ أن تم تسويق الهواتف الذكية الأولى في نهاية العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، تطورت الأجهزة المحمولة كثيرًا. لسوء الحظ، تظل الاستقلالية، في عام 2017، إحدى نقاط الضعف الرئيسية في هواتفنا الذكية. في أفضل الأحوال، لا تزال الهواتف بحاجة إلى الشحن كل مساء، وتتطلب بعض الطرز من المستخدم التجول مع الشاحن الخاص به طوال اليوم. ومع الاستخدام المكثف، يتم تفريغ البطارية خلال ساعات قليلة فقط. يمكن لتقنيات الشحن السريع أن تعالج جزئيًا هذا النقص في الاستقلالية، لكن المستهلكين يحلمون بـهاتف ذكي يمكن أن يستمر لمدة أسبوعدون الحاجة إلى إعادة شحنها.

حاليا، تشمل جميع الهواتف الذكيةبطاريات من نوع ليثيوم أيون. يتم شحن هذه البطاريات بسرعة ولها عمر افتراضي كافٍ لاستخدامها لعدة سنوات. سعتها صحيحة أيضًا، حيث تصل إلى 4000 مللي أمبير في الساعة لمعظم الهواتف الذكية المتطورة مثل هاتف Razer Phone أو Huawei Mate 10 Pro. ومع ذلك، للاستفادة من التقدم الحقيقي فيما يتعلق بالاستقلالية، سيتعين علينا انتظار وصول أنواع جديدة من البطاريات.

في كل عام، يعلن الباحثون عن اختراع تكنولوجيا ثورية جديدة للبطاريات، ولكنعامة الناس ما زالوا ينتظرون التغيير. في الواقع، يستغرق الابتكار بعض الوقت، ولا يدرك الكثيرون أن الأمر استغرق 30 عامًا حتى تصبح بطاريات الليثيوم أيون شائعة. ومع ذلك، إليك الابتكارات التي ستمكن من زيادة استقلالية الهواتف الذكية عشرة أضعاف في المستقبل القريب.

يمكن لكرات الجرافين مضاعفة سعة البطارية

العملاق الكوري الجنوبيتمكنت سامسونج من تطوير كرات الجرافينقادرة على زيادة السعة الحالية لبطاريات الليثيوم أيون بنسبة 45%. علاوة على ذلك، سيسمح هذا الابتكار بشحن الهواتف الذكية بشكل أسرع بخمس مرات. طرحت سامسونج بطارية من الجرافين يمكن إعادة شحنها بالكامل خلال 12 دقيقة فقط، بدلاً من الساعة الحالية. وبالإضافة إلى الهواتف الذكية، يمكن لهذا الاختراع أن يتيح إمكانية شحن السيارات الكهربائية، ويمكن أن يتحمل درجات حرارة قصوى تصل إلى 60 درجة مئوية. يعد الجرافين حاليًا الحل الواعد لزيادة استقلالية الهواتف الذكية.

يتم إعادة شحن البطاريات التي تعمل بالطاقة البشرية باستخدام حرارة الجسم أو البول

يمكن شحن الهواتف الذكية في المستقبل باستخدام الطاقة البشرية. على سبيل المثال،الطاقة الناتجة عن الحركةتم استخدامه كجزء من العرض العلمي لتشغيل 12 مصباح LED. بفضل طبقة من الذهب بسمك 50 نانومتر مخبأة تحت أعمدة السيليكون النانوية، يتم تحويل الاحتكاك إلى طاقة. لسوء الحظ، في الوقت الحالي، تعد هذه التقنية أكثر ملاءمة للساعات المتصلة حيث يجب أن يكون الجهاز على اتصال بالجلد.

وفي الوقت نفسه، تمكن باحثون من مؤسسة بيل جيتس من تطوير نظام لجمع ما يكفي من الطاقة من البول البشري لشحن الهاتف الذكي. سيسمح لنا هذا النظام الثوري، الذي يُطلق عليه اسم خلية الوقود الميكروبية، بشحن هواتفنا بأكثر الطرق الطبيعية الممكنة. ويكفي التبول في قناة مخصصة لهذا الغرض في الهاتف الذكي لإعادة شحنه، وهو ما من شأنه أن يعالج أيضا مشكلة الرغبة الملحة. من الصعب تخيل تقنية أكثر بيئية. ويبقى أن نرى ما إذا كان المستهلكون سيكونون على استعداد للتبول في الأماكن العامة لتجنب فشل البطارية.

يتم إعادة شحن بطاريات الطاقة الصوتية أثناء التحدث على الهاتف

سيكون الابتكار المثير للاهتمام هو أن نكون قادرين على استخدام الطاقة من حولنا مباشرة لتشغيل هواتفنا الذكية. من الواضح أننا يمكن أن نفكر في بطاريات الطاقة الشمسية، ولكن يتم أيضًا تطوير اختراعات أخرى مثيرة للاهتمام. على سبيل المثال، تمكن الباحثون من تطوير بطاريات تعتمد على الصوت والمولدات النانوية. يمكن أن تكون هذه البطاريات الثوريةيتم إعادة شحنها فقط عن طريق التحدث. وبالتالي، سيتم إعادة شحن الهاتف الذكي أثناء اتصال المستخدم.

تمكن علماء معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا أيضًا من جمع الطاقةمن الماء في الغلاف الجوي. حتى الآن، تمكنوا فقط من إنتاج ميكروواط واحد محتمل، والذي قد يبدو صغيرًا. ومع ذلك، من خلال الجمع بين تقنيات الطاقة المحيطة المختلفة، يمكن للهواتف الذكية في المستقبل الاعتماد على الطاقة الطبيعية فقط.

تتيح لك تقنية uBeam شحن الهاتف الذكي عن بعد

كانت القدرة على نقل الطاقة عبر الهواء حلم الراحل نيكولاس تيسلا. وفي المستقبل القريب، قد يصبح هذا الحلم حقيقة واقعة. في سن الخامسة والعشرين، تمكنت عالمة الأحياء الفلكية ميريديث بيري من تطوير نظام يسمى uBeam، مما يسمحإعادة شحن البطارية عن بعد. سمح له هذا الاختراع المذهل بجمع 28 مليون دولار. ويعتمد نظام uBeam على الموجات الدقيقة لنقل الطاقة إلى الهاتف الذكي على مسافة عدة أمتار.

ولسوء الحظ، تستهلك هذه التقنية الكثير من الطاقة، ويكلف إنتاجها الكثير، وتوفر سرعة شحن بطيئة جدًا. ومع ذلك، فإن مثل هذا النظام من شأنه أن يجعل من الممكنشحن الهواتف الذكية باستمراروذلك عن طريق بث موجات الميكروويف في الهواء حيث يتم بث الموجات حاليًا لشبكات الهاتف المحمول مثل 3G/4G. وبالتالي، لن تحتاج الهواتف الذكية ببساطة إلى الشحن، حيث سيتم تشغيلها بشكل دائم. ويمكن أيضًا استخدام هذه التكنولوجيا لتشغيل السيارات وأجهزة الكمبيوتر والأجهزة الإلكترونية الأخرى.

يمكن شحن بطاريات الحالة الصلبة بسرعة أكبر

يمكن لبطاريات الليثيوم أيون ذات الحالة الصلبة أن تتخلص من نظام نقل الإلكتروليت عن طريق استبداله بموصلات فائقة التأين، وفقًا لعلماء تويوتا. سيكون هذا النوع الجديد من البطاريات أكثر موثوقية، ويمكن أن يكون كذلكمشحونة في سبع دقائق فقط. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تعمل في درجات حرارة قصوى تتراوح من -30 إلى 100 درجة مئوية. الابتكار الواعد الآخر هو البطاريات الرملية. توفر هذه البطاريات أداءً أعلى بثلاثة أضعاف من بطاريات الليثيوم أيون، وتكلفة إنتاجها أقل، كما أنها صديقة للبيئة أكثر.

ستسمح المكثفات عالية السعة للبطاريات بالبقاء على قيد الحياة بعد ملايين الشحنات

على عكس البطاريات التي تخزن الطاقة من خلال تفاعل كيميائي، فإن المكثفات ذات السعة العاليةتخزين الطاقة في مجال كهربائي. وبالتالي، يمكن لهذه المكونات أن تتحمل مئات الآلاف أو حتى ملايين دورات الشحن أكثر من البطاريات الحالية. وبحسب تافي ماديبورك، الرئيس التنفيذي لشركة Skeleton Technologies، الشركة العالمية الرائدة في حلول التخزين المعتمدة على المكثفات عالية السعة، فإن المستقبل لا يكمن في استبدال بطاريات الليثيوم أيون.

وستكون الثورة الحقيقية هي ربط هذه التكنولوجيا بمكثفات عالية السعةنهج هجين.وبالتالي، ستتمكن الهواتف الذكية من الاستفادة من كثافة الطاقة العالية جدًا للبطاريات والقوة الكبيرة للمكثفات عالية السعة. في الواقع، يمكن إعادة شحن هذه المكونات خلال ثانيتين أو ثلاث ثوانٍ فقط. في المجمل، يمكن للمكثفات عالية السعة أن تزيد من عمر البطارية بنسبة 50%.

قريبا هواتف ذكية بدون بطاريات؟

من خلال تقليل استهلاك الطاقة للهواتف الذكية قدر الإمكان،البطاريات يمكن أن تصبح عديمة الفائدة في يوم من الأيام. وقد تم بالفعل تصنيع نموذج أولي لمثل هذا الجهاز باستخدام مكونات متاحة تجاريًا بالفعل. تم إنشاء هذا الهاتف الذكي الخالي من البطارية على يد مهندسين في جامعة واشنطن. يستمد الهاتف الذكي طاقته من البيئة، وذلك بفضل هوائي يلتقط إشارات الراديو ولوحة شمسية صغيرة تسحب في ضوء النهار. بفضل هذا المزيج من التقنيات، يستهلك الهاتف الذكي 3.5 ميكرووات فقط. بالطبع الجهاز يسمح لك بإجراء المكالمات الهاتفية فقط، لكن هذا الاختراع يتركك تحلم بالمستقبل...