جهاز جديد يشبه الأوراق يجمع الماء من الهواء وينتج غاز الهيدروجين.. يعمل بالطاقة الشمسية

طور باحثون بدعم من مشروع Sun-To-X الممول من الاتحاد الأوروبي، ورقة صناعية يمكنها حصاد المياه ثم تحويلها إلى وقود هيدروجين، وهذه “التكنولوجيا القائمة على أشباه الموصلات قابلة للتطوير وسهلة التحضير”.

البحث تم نشره في مجلة “المواد المتقدمة”، حيث قال كبير مؤلفي الدراسة البروفيسور كيفين سيفولا من Sun-To-X، في بيان إعلان نتائج البحث، “لتحقيق مجتمع مستدام، نحتاج إلى طرق لتخزين الطاقة المتجددة كمواد كيميائية يمكن استخدامها كوقود ومواد أولية في الصناعة، وأن “الطاقة الشمسية هي أكثر أشكال الطاقة المتجددة وفرة، ونحن نسعى جاهدين لتطوير طرق تنافسية اقتصاديًا لإنتاج الوقود الشمسي”.

يجعل هذا الاختراع الباحثين أقرب كثيرًا إلى هدفهم الطويل الأمد المتمثل في إنشاء جهاز يعمل بالطاقة الشمسية بالكامل يمكنه تجميع المياه من الهواء وإنتاج وقود الهيدروجين.

جمع بين أشباه الموصلات والأقطاب الكهربائية

بالتعاون مع فريقه، أنشأ البروفيسور سيفولا نظامًا يجمع بين التكنولوجيا القائمة على أشباه الموصلات والأقطاب الكهربائية الجديدة، بعيدًا عن طبقات الإلكترود التقليدية غير الشفافة لأشعة الشمس، فإن ركيزة القطب الكهربائي عبارة عن شبكة ثلاثية الأبعاد من الألياف الزجاجية المحببة.

وبالتالي، فإن أقطاب انتشار الغاز مسامية، مما يسمح لها بمضاعفة ملامستها للماء في الهواء، كما أنها شفافة، مما يزيد من تعرض طلاء أشباه الموصلات لأشعة الشمس. لذلك عندما يتعرض الجهاز لأشعة الشمس، فإنه يسحب الماء من الهواء وينتج غاز الهيدروجين.

أقطاب كهربائية تشبه الأوراق

في بحثهم ، استلهم مهندسو EPFL الكيميائيون، بالتعاون مع منسق مشروع Sun-To-X Toyota Motor Europe ، بلجيكا، من قدرة المصنع على تحويل ضوء الشمس إلى طاقة كيميائية باستخدام ثاني أكسيد الكربون المستخرج من الهواء.

قاموا بتغطية الأقطاب الكهربائية بمادة أشباه موصلات تجمع الضوء حتى يتمكنوا من تجميع الماء من الهواء وضوء الشمس لإنتاج غاز الهيدروجين تمامًا مثل ورقة اصطناعية، يتم تخزين طاقة ضوء الشمس في شكل روابط هيدروجينية.

أظهر العلماء سابقًا أنه يمكننا استخدام تقنية الكهروكيميائية الضوئية (PEC) لتوليد وقود الهيدروجين من الماء السائل وأشعة الشمس.

من الصعب صنع أجهزة PEC ذات المساحة الكبيرة التي تستخدم السائل، الأقطاب الكهربائية الجديدة هي نتيجة تكييف PEC لحصاد الرطوبة من الهواء بدلاً من ذلك.

في تقرير مهندسة EPFL، الدكتورة مارينا كاريتي، التي قالت “كان تطوير النموذج الأولي لجهازنا يمثل تحديًا نظرًا لأن الأقطاب الكهربائية الشفافة لنشر الغاز لم يتم عرضها مسبقًا، وكان علينا تطوير إجراءات جديدة لكل خطوة”،”ونظرًا لأن كل خطوة بسيطة نسبيًا وقابلة للتطوير، أعتقد أن نهجنا سيفتح آفاقًا جديدة لمجموعة واسعة من التطبيقات بدءًا من ركائز انتشار الغاز لإنتاج الهيدروجين المدفوع بالطاقة الشمسية”.

يركز فريق Sun-To-X (الطاقة الشمسية للوقود السائل الخالي من الكربون) الآن على تحسين نظامهم للمساعدة في زيادة التوليف الموفر للطاقة للوقود السائل البديل لاستخدامه في النقل وتخزين الطاقة.

من المتوقع أن تساعد هذه النتائج في بناء مستقبل مستدام والتخفيف من تغير المناخ.

تابعنا على تطبيق نبض