أخبارالطاقة

اكتشاف علمي قد يحدث ثورة في طريقة تفكيك المياه لتوليد الهيدروجين بكفاءة أكبر

توصل الباحثون إلى اكتشاف علمي صدفة يمكن أن يحدث ثورة في طريقة تفكيك المياه لإطلاق غاز الهيدروجين – وهو عنصر حاسم في العديد من العمليات الصناعية.

وجد الفريق أن الضوء يمكن أن يطلق آلية جديدة في مادة تحفيزية مستخدمة على نطاق واسع في التحليل الكهربائي للماء ، حيث يتحلل الماء إلى هيدروجين وأكسجين، والنتيجة هي طريقة أكثر كفاءة في استخدام الطاقة للحصول على الهيدروجين.

قام فريق من الباحثين من جامعة سنغافورة الوطنية باكتشاف علمي صدفة يمكن أن يحدث ثورة في طريقة تفكيك المياه لإطلاق غاز الهيدروجين – وهو عنصر حاسم في العديد من العمليات الصناعية.

وجد الفريق، أن الضوء يمكن أن يطلق آلية جديدة في مادة حفّازة تُستخدم على نطاق واسع في التحليل الكهربائي للماء، حيث يتحلل الماء إلى هيدروجين وأكسجين، والنتيجة هي طريقة أكثر كفاءة في استخدام الطاقة للحصول على الهيدروجين.

قال الأستاذ المساعد Xue: “لقد اكتشفنا أن مركز الأكسدة والاختزال للتفاعل التحفيزي الكهربائي يتم تبديله بين المعدن والأكسجين، الناتج عن الضوء”، “هذا يحسن إلى حد كبير كفاءة التحليل الكهربائي للماء.”

يمكن أن يفتح الاكتشاف الجديد طرقًا صناعية جديدة وأكثر فاعلية لإنتاج الهيدروجين ووضع هذا المصدر الصديق للبيئة للوقود في متناول المزيد من الناس والصناعات.

قام Assoc Prof Xue وفريقه بتفصيل اكتشافهم في ورقة بحثية نُشرت في المجلة العلمية Nature في 26 أكتوبر 2022.

الاختراق العرضي

في ظل الظروف العادية ، ربما لم يتمكن الأستاذ المساعد Xue وفريقه من اكتشاف مثل هذا الاكتشاف الرائد، لكن رحلة الطاقة العرضية لأضواء السقف في مختبره منذ ما يقرب من ثلاث سنوات سمحت لهم بملاحظة شيء لم ينجح المجتمع العلمي العالمي في فعله بعد.

في ذلك الوقت ، كانت مصابيح السقف في مختبر أبحاث Assoc Prof Xue مضاءة عادةً لمدة 24 ساعة، ذات ليلة في عام 2019 ، انطفأت الأنوار بسبب رحلة كهربائية. عندما عاد الباحثون في اليوم التالي ، وجدوا أن أداء مادة تعتمد على النيكل أوكسي هيدروكسيد في تجربة التحليل الكهربائي للماء ، والتي استمرت في الظلام ، قد انخفض بشكل كبير.

قال الأستاذ المساعد Xue: “هذا الانخفاض في الأداء ، لم يلاحظه أحد من قبل ، لأنه لم يقم أحد بالتجربة في الظلام”، “أيضًا ، تقول الأدبيات أن مثل هذه المادة لا ينبغي أن تكون حساسة للضوء ؛ يجب ألا يكون للضوء أي تأثير على خصائصها.”

تعد آلية التحفيز الكهربائي في التحليل الكهربائي للماء موضوعًا مدروسًا جيدًا ، في حين أن المادة القائمة على النيكل هي مادة تحفيزية شائعة جدًا.

ومن أجل إثبات أنهم كانوا على وشك اكتشاف شيء غير مسبوق ، شرع Assoc Prof Xue وفريقه في العديد من التجارب المتكررة، تعمقوا في الآليات الكامنة وراء هذه الظاهرة، حتى أنهم كرروا التجربة خارج سنغافورة للتأكد من أن النتائج التي توصلوا إليها كانت متسقة.

بعد ثلاث سنوات ، تمكن الأستاذ المساعد Xue وفريقه أخيرًا من مشاركة نتائجهم علنًا في ورقة بحثية .

الخطوات التالية

مع النتائج التي توصلوا إليها ، يعمل الفريق الآن على تصميم طريقة جديدة لتحسين العمليات الصناعية لتوليد الهيدروجين، يقترح Assoc Prof Xue جعل الخلايا التي تحتوي على الماء شفافة، وذلك لإدخال الضوء في عملية تقسيم الماء.

قال الأستاذ المساعد Xue: “هذا يجب أن يتطلب طاقة أقل في عملية التحليل الكهربائي، ويجب أن يكون أسهل بكثير باستخدام الضوء الطبيعي”، “يمكن إنتاج المزيد من الهيدروجين في فترة زمنية أقصر ، مع استهلاك طاقة أقل.”

تستخدم شركات الأغذية غاز الهيدروجين لتحويل الزيوت والدهون غير المشبعة إلى دهون مشبعة ، والتي تعطينا السمن والزبدة. يستخدم الهيدروجين أيضًا في لحام المعادن معًا ، حيث يمكن أن يولد درجة حرارة عالية تصل إلى 4000 درجة مئوية، تستخدم صناعة البترول الغاز لإزالة محتوى الكبريت من الزيت.

علاوة على ذلك ، يمكن استخدام الهيدروجين كوقود، لطالما تم الترويج لوقود الهيدروجين كوقود مستدام ، ولا ينتج عنه أي انبعاثات لأنه يحترق عند التفاعل مع الأكسجين – لا حاجة إلى الاشتعال ، مما يجعله مصدر وقود أنظف وأكثر اخضرارًا. كما أنه أسهل في التخزين، مما يجعله أكثر موثوقية من البطاريات التي تعمل بالطاقة الشمسية.

يشعر الأستاذ المساعد Xue بالسعادة لأن النتائج التي توصل إليها فريقه من الباحثين يمكن أن تسهم في الاكتشاف العلمي، قائلًا، إنه يعتقد أن طريقة تطوير العلم لا تتمثل في الاستمرار في إيجاد طرق جديدة للقيام بما تم القيام به بالفعل، ولكن في دفع الحدود باستمرار.

تابعنا على تطبيق نبض

Comments

هذا الموقع يستخدم Akismet للحدّ من التعليقات المزعجة والغير مرغوبة. تعرّف على كيفية معالجة بيانات تعليقك.

زر الذهاب إلى الأعلى
%d مدونون معجبون بهذه: