محفز ذو كفاءة أعلى مفتاح الهيدروجين الأخضر.. بناء مجتمع محايد للكربون في أسرع وقت
اتخذ السباق لجعل الاستخدام الواسع النطاق للطاقة المتجددة المتقطعة حقيقة واقعة خطوة إلى الأمام مع بحث جديد، أجراه خبراء من جامعة أديلايد الذين يعملون على تحسين كفاءة المحفزات القائمة على الإيريديوم.
تم وصف الهيدروجين بأنه وقود المستقبل منخفض الانبعاثات.
قال الأستاذ المساعد بجامعة أديلايد ياو تشينج، زميل ARC في المستقبل، كلية الهندسة الكيميائية: “من الصعب حاليًا على محفزات أكسيد الإيريديوم التجارية تحقيق نشاط واستقرار عاليين في نفس الوقت في التحليل الكهربائي للماء بغشاء تبادل البروتون (PEMWE)”.
وأوضح “لقد وجدنا أن آلية مدعومة بالمياه الشبكية – طريقة لترتيب جزيئات الماء في نمط معين – تعزز كفاءة محفز أكسيد الإيريديوم بنسبة 5-12٪ مما يؤدي إلى إنتاج طاقة أعلى مع استهلاك طاقة أقل.
وذكر أن “فصل الماء باستخدام PEMWE هو طريقة واعدة لتوليد الهيدروجين الأخضر، يمكن استخدام المحفزات الكهربائية القائمة على الإيريديوم فقط لأن العنصر يمكنه تحمل الظروف الحمضية القاسية التي تحدث أثناء التفاعل.”
يعد استخدام الكهرباء المتجددة أحد أكثر الحلول جاذبية لإنتاج الهيدروجين الأخضر خاصة باستخدام تقنية PEMWE ، والتي يمكن تشغيلها باستجابة سريعة وكثافة تيار عالية.
الإيريديوم هو أحد أندر العناصر على وجه الأرض، تم العثور عليها غير مرتبطة في الطبيعة في الرواسب التي ترسبتها الأنهار، يتم استعادته تجاريًا كمنتج ثانوي لتكرير النيكل. توجد طبقة رقيقة جدًا من الإريديوم في قشرة الأرض، جنوب أفريقيا هي أكبر منتج للإيريديوم.
قال البروفيسور زينج “نظرًا لأن الإنتاج العالمي من الإريديوم محدود للغاية ، فمن المهم جدًا تقليل الكمية المستخدمة في هذه الأنواع من المحفزات”.
وأضاف “من خلال آلية تبادل الأكسجين بمساعدة الشبكة التي تُظهر إمكانية زيادة الكفاءة والثبات في المحلل الكهربائي للماء بغشاء تبادل البروتون، يمكن تقليل كمية الإيريديوم وتقليل تكلفة إنتاج الهيدروجين الأخضر بكفاءة.
وأوضح “لا تتحقق النتائج التي توصلنا إليها من جدوى محفز أنوديك منخفض التحميل يعتمد على الإيريديوم لـ PEMWE فحسب، بل توفر أيضًا أفكارًا جديدة لتعديل آلية تبادل الأكسجين لتصميم محفز تفاعل تطور الأكسجين عالي الأداء (OER).
وأشار إلى أنه “باستخدام الهيدروجين الأخضر الأرخص سعراً، يمكن بناء مجتمع محايد للكربون في أسرع وقت ممكن، ويمكن تقليل مشاكل المناخ ذات الصلة بكفاءة.”
تم تنفيذ عمل الفريق على المستوى الأساسي. يجب إجراء مزيد من البحث حول كيفية توسيع نطاق التوليف الجديد. تم نشر النتائج التي توصلوا إليها في مجلة Science Advances .
