ابتكار صيني لإنتاج الهيدروجين الأخضر من رطوبة الهواء باستخدام الطاقة الشمسية

• حل ثوري لإنتاج الهيدروجين الأخضر في المناطق شحيحة المياه

ر فريق بقيادة البروفيسور يين هواجيه من معهد العلوم الفيزيائية بهفي التابع للأكاديمية الصينية للعلوم نظامًا يعمل بالطاقة الشمسية لإنتاج الهيدروجين الأخضر مباشرة من رطوبة الهواء، من دون الاعتماد على مصادر خارجية للمياه أو الطاقة.

ونُشرت نتائج البحث في دورية Advanced Materials.

تُعد تقنية التحليل الكهربائي باستخدام غشاء تبادل البروتون (PEMWE) إحدى أهم الطرق لإنتاج الهيدروجين الأخضر، نظرًا لكفاءتها العالية وقدرتها على إنتاج هيدروجين نقي. إلا أن هذه التقنية تعتمد بشكل كبير على المياه النقية كمادة أولية للتفاعل، ما يحد من استخدامها في المناطق التي تعاني من ندرة المياه.

وهنا يبرز حصاد مياه الغلاف الجوي (AWH) كخيار واعد لتجاوز هذه العقبة.

في هذه الدراسة، طور الباحثون نظامًا مكتفيًا ذاتيًا يدمج بين الحصاد الضوئي الحراري لمياه الجو والتحليل الكهربائي بغشاء تبادل البروتون. يعتمد النظام على كربون مسامي هرمي البنية يعمل كمواد ماصة لالتقاط بخار الماء من الهواء، حيث يتم تبخيره بواسطة الحرارة الشمسية ثم توجيهه إلى محلل كهربائي مصمم خصيصًا لإنتاج الهيدروجين.

ويُصنع هذا الكربون المسامي عبر التخليق القالبي والتكلس، ثم يُعالج بالأكسدة السطحية لتعزيز قدرته على جذب الماء.

وقد أظهر النظام أداءً استثنائيًا، إذ حافظ على استقرار عملية جمع المياه وتبخيرها حتى عند انخفاض الرطوبة إلى 20%. وعند رطوبة 40%، حقق معدل إنتاج للهيدروجين يقارب 300 مل في الساعة مع استقرار ممتاز في الدورات التشغيلية وموثوقية طويلة الأمد.

وأكدت الاختبارات الميدانية قدرة النظام على إنتاج الهيدروجين الأخضر بشكل متواصل باستخدام الطاقة الشمسية فقط، وبصفر انبعاثات كربونية ومن دون أي مدخلات خارجية للطاقة.

ويرى الفريق البحثي أن هذا الإنجاز يوفر مسارًا جديدًا لإنتاج الهيدروجين المستدام في المناطق التي تعاني من شح المياه.