تحويل ثاني أكسيد الكربون والماء إلى وقود مستدام باستخدام ضوء الشمس.. في متناول الجميع
تحقيق الاستدامة والإنتاجية العالية باستخدام مواد منخفضة التكلفة وقابلة للتطوير
قام اتحاد أوروبي بتنسيق من البروفيسور خوسيه رامون جالان ماسكاروس من معهد البحوث الكيميائية في كاتالونيا (ICIQ-CERCA) مع مؤسسات بحثية من فرنسا وألمانيا وإيطاليا وإسبانيا وسويسرا في إطار مشروع A-LEAF ، بالإبلاغ عن نتائج رائعة تجعلها في متناول الجميع والطاقة المستدامة.
تتكون النتيجة النهائية لمشروع بحث البناء الضوئي الاصطناعي هذا من جهاز مستقل قادر على تحويل ثاني أكسيد الكربون وإلى وقود باستخدام ضوء الشمس.
توفر هذه الخلية المبتكرة كفاءة من الطاقة الشمسية إلى الوقود تزيد عن 10٪، وتصل إلى مستويات قياسية عالمية في الكثافة الحالية دون استخدام أي مواد خام أساسية.
يوضح هذا أنه يمكن أيضًا تحقيق الاستدامة والإنتاجية العالية باستخدام مواد منخفضة التكلفة وقابلة للتطوير.
مفهوم جديد لإنتاج الهيدروجين
علاوة على ذلك، يقدم الفريق مفهومًا جديدًا لإنتاج الهيدروجين (H 2 ) وعنصر تخزين H 2 (فورمات) في وقت واحد ، مع استخدام الأخير لإنتاج H 2 في حالة عدم وجود ضوء الشمس.
يسمح هذا الحل بإنتاج الهيدروجين المستمر (24/7) باستخدام جهاز أوراق اصطناعية لأول مرة.
يقول البروفيسور خافيير بيريز راميريز من ETH في زيورخ: “لقد كان مشروع A-Leaf ممتعًا حقًا وصعبًا، وانتهى به الأمر مع نموذج أولي عالي الكفاءة كان بمثابة الجليد على الكعكة”.
تم التحقق من صحة هذا النهج في بنية خلية التدفق الكهروكيميائية المدمجة، مع الأقطاب الكهربائية القائمة على أكسيد النحاس- S و Ni-Fe-Zn (لتفاعلات اختزال البروتون وثاني أكسيد الكربون وتفاعلات تطور الأكسجين، على التوالي) مدعومة على أقطاب كهربائية لنشر الغاز، ومتكاملة مع انخفاض منخفض.
تكلفة الوحدة الكهروضوئية القائمة على Si. تعمل الخلية بكثافة حالية تبلغ حوالي 17 مللي أمبير سم 2 وبجهد كامل للخلية 2.5 فولت (ثابت لمدة> 24 ساعة وأثناء عمليات التشغيل والإيقاف)، مما يوفر إنتاجية فورمات أعلى من 190 ميكرولتر ساعة × 1 سم 2 .
أنظمة من نوع الأوراق الاصطناعية ميسورة التكلفة
تمهد نتائج هذه الدراسة التي نُشرت في مجلة Energy & Environmental Science ، الطريق نحو تنفيذ أنظمة من نوع الأوراق الاصطناعية ميسورة التكلفة في سيناريو الطاقة المستقبلية، مما يوفر حلاً مستدامًا للتحدي الرئيسي المتمثل في تحقيق انتقال الطاقة وتحويل نموذج الطاقة المركزية الحالي إلى بديل موزع.
يقول البروفيسور سيجليندا بيراثونر من جامعة ديجلي”هذا هو المثال الأول لورقة اصطناعية بترتيب كفاءة حجم أعلى من ورقة طبيعية، هذه الخطوة العظيمة كانت ستكون مستحيلة بدون التفاعل الوثيق للغاية والتعاون بين العديد من مراكز البحث ذات الكفاءات متعددة التخصصات، مضيفا، نحن الآن نبحث عن تنفيذ ستودي دي ميسينا: “الخطوة التالية لتحقيق نموذج أولي واسع النطاق لإثبات الجدوى الصناعية”.
تعد تقنية A-Leaf جاهزة لمزيد من التوسع والتحسين، مع الهدف النهائي المتمثل في بناء شجرة اصطناعية، ودعم الحلم بمستقبل مستدام.
يختتم جالان ماسكاروس، “بخلاف أرقام الإنتاجية، كان أكبر نجاح لنا هو جمع فريق أوروبي من قادة العالم في مجالات بحثهم المختلفة للعمل معًا لتحقيق هدف مشترك: إثبات أن الورقة الاصطناعية يمكن أن تعمل أيضًا عند بناؤها حصريًا من مواد ميسورة التكلفة، وتقديم أداء قياسي في الدولة من بين الفن.
