طور فريق بحثي كوري نظامًا مبتكرًا لتوليد الماء النقي والهيدروجين في آن واحد.
تعتمد هذه التقنية على إزالة الشوائب من المياه المالحة مع تحويل أيونات الهيدروجين إلى غاز الهيدروجين عند القطب، ما يجمع بين عملية تحلية المياه وتحليلها كهربائيًا في خطوة واحدة، ويقلل فقد الطاقة مقارنة بالأنظمة التقليدية.
مناسبًا للاستخدام في البيئات محدودة الموارد
صُمم النظام كوحدة مدمجة وقابلة للتوسعة عبر تجميع وحدات متعددة، ما يجعله مناسبًا للاستخدام في البيئات محدودة الموارد، مثل المركبات الفضائية والمناطق المنكوبة والمواقع العسكرية النائية حيث تقتصر مصادر المياه والطاقة.
ويستند النظام إلى ظاهرة “تركيز الأيونات” (ICP) التي تسمح بإزالة الأملاح وإنتاج الهيدروجين ضمن وحدة واحدة باستخدام غشاء تبادل كاتيوني.
عند تطبيق التيار الكهربائي على الغشاء، تُزال الأملاح والشوائب على جانب الماء النقي، بينما يتم تقليل أيونات الهيدروجين عند القطب لتوليد غاز الهيدروجين.
إنتاج الماء والهيدروجين بمعدلات مستقرة
اختبر الفريق مبدأ عمل الجهاز باستخدام نموذج ميكروفلويدي، لتوضيح مناطق إنتاج الماء النقي وفقاعات الهيدروجين، ثم بنى جهازًا متوسط الحجم باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد، محققًا إنتاج الماء والهيدروجين بمعدلات مستقرة عدة ملليلترات في الساعة.
كما تم استرجاع حوالي 10% من الطاقة الكهربائية المستخدمة على شكل طاقة هيدروجينية.
وتفوق هذه التقنية على أنظمة التحلية التقليدية مثل التناضح العكسي والإلكترودياليز بفضل بساطة تصميمها وعدم الحاجة إلى مضخات عالية الضغط، ما يجعلها مناسبة للاستخدام المحمول أو الموزع.
ويشير الفريق إلى إمكانية تحويل النظام إلى منصة مكتفية ذاتيًا بالطاقة عند تزويده بخلايا الوقود الهيدروجينية.
تؤكد نتائج البحث على قدرة النظام على إزالة الأملاح الثقيلة، والجسيمات الدقيقة، والملوثات البيولوجية، مما يفتح آفاقًا واسعة لتطبيقاته في معالجة المياه، والأجهزة الطبية مثل الكلى الصناعية، واستصلاح البيئات المتدهورة.
