تطوير مواد جديدة لإنتاج الهيدروجين الأخضر دون استخدام المعادن النادرة والثمينة

يعتبر الهيدروجين الأخضر وسيلة فعالة لتخزين الطاقة لفترات طويلة من الزمن، حيث يُنظر إليه على أنه حامل الطاقة في المستقبل،وبسبب هذا، فإن إنتاج الهيدروجين الأخضر الفعال أمر ضروري.

عادةً ما تكون الطريقة الأكثر شيوعًا لإنتاج الهيدروجين الأخضر هي من خلال التحليل الكهربائي للماء، ومع ذلك، مع طرق التحليل الكهربائي الحالية ، هناك حاجة إلى الكثير من المواد النادرة والمكلفة حتى تكون العملية فعالة بدرجة كافية.

طور باحثون مادة مركبة جديدة يمكن استخدامها لإنتاج الهيدروجين الأخضر دون استخدام المعادن النادرة والثمينة.

للتغلب على هذا، طور باحثون من جامعة توينتي مادة مركبة جديدة تتفوق على المركبات الفردية في الأداء بمقدار واحد إلى اثنين من حيث الحجم، يتكون المركب من عدة عناصر وفيرة للأرض يمكن استخدامها لإنتاج الهيدروجين بكفاءة.

البحث عن محفز كهربائي فعال

في الوقت الحالي، تحتوي أجهزة التحليل الكهربائي الأكثر كفاءة على البلاتين والإيريديوم، وهما عنصران ضروريان للأقطاب الكهربائية التي ينتج عليها غاز الهيدروجين والأكسجين من الماء.

فإن البلاتين وخاصة الإيريديوم نادر جدًا، هذا هو السبب في أننا نبحث باستمرار عن مواد قطب كهربائي مصنوعة من موارد أكثر وفرة، والتي يمكن أيضًا استخدامها كمحفزات كهربائية فعالة ومستقرة”، أوضح الباحث في جامعة كاليفورنيا ، كريس بايومر.

وجد الفريق مادة جديدة ستساعد في إنتاج الهيدروجين الأخضر – وهو مركب يحتوي على خمسة معادن انتقالية مختلفة، بشكل فردي، تكون هذه المعادن نشطة بشكل معتدل فقط عند استخدامها كمحفز، ومع ذلك ، وجد بايومر وفريقه أن النشاط المشترك يتفوق على المركبات الفردية بعامل يصل إلى 680، وقد صدم هذا الاكتشاف الفريق.

“توقعنا أن يتم تعزيز الاستقرار مقارنة بالمركبات التقليدية، ولكن عندما بدأنا الاختبار، سرعان ما تبين أن النشاط كان أعلى بكثير أيضًا.

بتأثير التآزر

بالتعاون مع شركائنا من كارلسروه (ألمانيا) وبيركلي (الولايات المتحدة) ، وجدنا أن المعادن الانتقالية الفردية قد “تساعد” بعضها البعض في جعل المادة المدمجة أفضل من مجموع أجزائها فيما يسمى بتأثير التآزر. ”

لا تزال المادة الجديدة بحاجة إلى الاختبار على المستوى الصناعي

فإن النتائج الجديدة لا تعني أنه يمكننا استبدال جميع الأقطاب الكهربائية بهذه المادة الجديدة مباشرة، يعد الجمع بين المواد الخمس المختلفة أمرًا معقدًا، ولم يتم اختبار النشاط إلا في بيئة معملية.

كما أوضح UT-postdoc Shu Ni ، الذي يقود هذه التطورات المستقبلية لتحسين المواد، “نحن نقارن مركبًا تم اكتشافه حديثًا بالمواد المحسنة للإنتاج على نطاق واسع، مما يعني أن مادتنا الجديدة لا تزال بحاجة إلى الاختبار على المستوى الصناعي، مع بعض التغيير والتبديل والبحث الإضافي، فإن هذا المزيج من المعادن الانتقالية لديه القدرة على التفوق في الأداء على البدائل المتاحة حاليًا.