إنتاج هيدروجين “أخضر” عالي الكفاءة ومنخفض التكلفة باستخدام محفز حيوي

نجح باحثون في إنتاج الهيدروجين “الأخضر” باستخدام الكهرباء الخضراء – يتم إنتاج الهيدروجين بدون تلوث للهواء، بمستوى عالٍ من الكفاءة ، باستخدام محفز حيوي.

الهيدروجين مادة خام ضرورية لكل من الزراعة والصناعة ، ولكن 95٪ من الهيدروجين المنتج في العالم اليوم هو “أسود” أو “رمادي” – يتم إنتاجه من الفحم أو الغاز الطبيعي وينبعث من 9-12 طنًا من ثاني أكسيد الكربون لكل طن من الهيدروجين.

نُشرت نتائج البحث الواعدة في مجلة Carbon Energy ، مع التركيز على المواد والتكنولوجيا المتقدمة للطاقة النظيفة وتقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون .

يوضح إيتزاك جرينبيرج، أن “الهيدروجين نادر جدًا في الغلاف الجوي” ، على الرغم من أنه يتم إنتاجه بواسطة إنزيمات في الكائنات الحية الدقيقة، والتي تتلقى الطاقة من أجل ذلك من عمليات التمثيل الضوئي، يوفر القطب الكهربائي الطاقة بدلاً من الشمس. والنتيجة هي عملية فعالة بشكل خاص ، دون الحاجة إلى الظروف القاسية ، والتي يمكن أن تستخدم الكهرباء من مصادر متجددة مثل الألواح الشمسية أو توربينات الرياح، ومع ذلك ، فإن الإنزيم “يبتعد” عن الكهرباء الشحن ، لذلك يجب تثبيته في مكانه من خلال المعالجة الكيميائية، وجدنا طريقة بسيطة وفعالة لربط الإنزيم بالقطب الكهربي والاستفادة منه “.

استخدام محفز حيوي

استخدم الباحثون هيدروجيل (جل ذو أساس مائي) لربط الإنزيم بالقطب ، وكانوا قادرين على إنتاج الهيدروجين الأخضر باستخدام محفز حيوي ، وبكفاءة تزيد عن 90٪ ؛ أي أن أكثر من 90٪ من الإلكترونات التي تم إدخالها إلى النظام قد ترسبت في الهيدروجين دون أي عمليات ثانوية.

يوضح البروفيسور إفتاح يعقوبي، أن “مادة الهلام نفسها معروفة ، ولكن ابتكارنا هو استخدامها لإنتاج الهيدروجين. لقد غمرنا القطب الكهربي في الهلام الذي يحتوي على إنزيم لإنتاج الهيدروجين يسمى هيدروجيناز، الإنزيم لفترة طويلة ، حتى تحت الجهد الكهربائي ، ويجعل من الممكن إنتاج الهيدروجين بكفاءة كبيرة وفي ظروف بيئية مواتية للإنزيم – على سبيل المثال، في الماء المالح ، على عكس التحليل الكهربائي ، الذي يتطلب الماء المقطر”.

ربط إنزيمات مختلفة بالقطب الكهربي

يضيف البروفيسور ليهي أدلر أبراموفيتش، “الميزة الأخرى هي أن الهلام يتجمع بنفسه – تضع المادة في الماء ، وتستقر في الألياف النانومترية التي تشكل الهلام، وقد أثبتنا أن هذه الألياف قادرة أيضًا على لصق الإنزيم في قطب كهربائي، اختبرنا الهلام مع إنزيمين آخرين ، بالإضافة إلى الهيدروجينيز ، وأثبتنا أنه قادر على ربط إنزيمات مختلفة بالقطب الكهربي “.

“اليوم ، يتم إنتاج الهيدروجين” الأخضر “بشكل أساسي من خلال التحليل الكهربائي، الأمر الذي يتطلب معادن ثمينة ونادرة مثل البلاتين جنبًا إلى جنب مع تقطير الماء، مما يجعل الهيدروجين الأخضر أغلى بـ 15 مرة من الهيدروجين” الرمادي “الملوث” يقول الدكتور أورين بن تسفي، “نأمل أن يكون من الممكن في المستقبل استخدام طريقتنا تجاريًا ، لخفض التكاليف ، والتحول نحو استخدام الهيدروجين الأخضر في الصناعة، والزراعة ، وكمصدر للطاقة النظيفة.”