تقدم ثوري في إنتاج الهيدروجين.. تحويل الميثان إلى وقود نظيف دون انبعاث ثاني أكسيد الكربون

تمكّن باحثو جامعة كامبريدج من تحقيق إنتاج متزامن لأنابيب الكربون النانوية والهيدروجين النظيف دون إصدار ثاني أكسيد الكربون، عبر تدوير غاز الميثان داخل مفاعل حراري عند درجة حرارة 2372°F (1300°C).

يعزز هذا الأسلوب إنتاج أنابيب الكربون النانوية أكثر من ثمانية أضعاف، مع توليد كميات كبيرة من الهيدروجين النظيف. يُعد الهيدروجين مصدرًا للطاقة مطلوبًا بشدة لأنه يحترق بالكامل دون إنتاج انبعاثات كربونية، بينما تسعى الدول للابتعاد عن الوقود الأحفوري.

إلا أن الطرق التقليدية لإنتاج الهيدروجين، مثل إعادة تشكيل الميثان بالبخار، تنتج أول أكسيد الكربون كناتج ثانوي. استكشف الباحثون في كامبريدج طريقة تحليل الميثان حراريًا، والتي تُنتج كمية صغيرة من الهيدروجين عند تصنيع أنابيب الكربون النانوية، التي تُستخدم كمضافات موصلة في بطاريات الليثيوم أيون.

في المفاعل التقليدي لإنتاج أنابيب الكربون النانوية، يُستخدم عادةً مفاعل بسرير مميع أو محشو. ومع ذلك، يوفر استخدام محفز غازي عالي الجودة أنابيب أطول وأفضل أداءً في الأقطاب.

يُعرف هذا الأسلوب باسم “ترسيب البخار الكيميائي بمحفز عائم” (FCCVD)، ويتطلب تخفيف غاز الميثان بالهيدروجين لمنع تكوّن السخام. ومع ذلك، فإن الإنتاج الحالي عبر المرور الواحد يستهلك الكثير من الغاز، بينما حققت التجربة الجديدة في كامبريدج إعادة تدوير الغاز عدة مرات، مما عزز الإنتاج وألغى الحاجة إلى مدخلات هيدروجين إضافية.

أظهرت النتائج تحسينًا بمقدار 8.7 أضعاف في إنتاج الكربون و446 ضعفًا في كفاءة العملية المولية، وتحويل 75٪ من الغاز إلى أنابيب كربون وهيدروجين بنسبة 3:1. كما نجح المفاعل في التعامل مع مزيج من الميثان وثاني أكسيد الكربون لمحاكاة الغاز الحيوي.