أثبت العلماء في اليابان طريقة جديدة لإنتاج وقود الهيدروجين دون انبعاث غازات الدفيئة، تُعد الخطوات الرئيسية لتحسين كفاءتها قابلة للتطبيق تجاريًا. أثبت العلماء في اليابان نجاح مفاعل جديد يمكنه استخلاص وقود الهيدروجين المتجدد من ضوء الشمس والماء.
يستخدم المفاعل الجديد الذي تبلغ مساحته 100 متر مربع ألواح تحفيز ضوئية لفصل ذرات الأكسجين والهيدروجين الموجودة في جزيئات الماء، من ثم سحب الهيدروجين لاستخدامه بوصفه وقودًا.
في حين أن التكنولوجيا ما تزال في مهدها، يقول العلماء الذين أجروا البحث إنه إذا أمكن تطوير محفزات ضوئية أكفأ فقد يمكن إنتاج وقود هيدروجيني رخيص ومستدام لتلبية احتياجات الطاقة المختلفة.
وفقًا لبيان أستاذ الكيمياء كازوناري دومين: «تقسيم الماء باستخدام أشعة الشمس والمحفزات الضوئية تقنية مثالية لتحويل الطاقة من الطاقة الشمسية إلى كيميائية وتخزينها، إذ إن التطورات الأخيرة في المواد والأنظمة التحفيزية الضوئية تعقد الآمال لتحقيقها. مع ذلك، ما تزال هناك تحديات كثيرة».
على هذا، فإنه عند تعرض الماء للضوء تعزز المحفزات الضوئية التفاعلات الكيميائية التي تكسر جزيئات الماء إلى أجزائها المكونة. مع ذلك، فإن معظم المحفزات الحالية القائمة على خطوة واحدة والمحفزات التي تحلل الماء إلى هيدروجين وأكسجين دفعة واحدة غير فعالة جيدًا، ما يترك معظم وقود الهيدروجين ليُكرر باستخدام الغاز الطبيعي وهو وقود أحفوري.
لإيجاد طريقة لتجاوز هذا المأزق، أجرى الباحثون على إثر الدراسة الجديدة فحصًا لمحفز ضوئي يستخدم عملية أكثر تطورًا مؤلفة من خطوتين، تتضمن الخطوة الأولى فصل الأكسجين والخطوة الثانية إزالة الهيدروجين. من ثم، مكّن إنشاء محفز ضوئي لهذه العملية بناء نموذج أولي لمفاعل استمر مدة ثلاث سنوات، وعمل بصورة أفضل باستخدام ضوء الشمس الحقيقي بدلًا من ضوء الأشعة فوق البنفسجية المستخدم في المختبر.
«باستخدام محفز ضوئي يستجيب للأشعة فوق البنفسجية في نظامنا، كانت كفاءة تحويل الطاقة الشمسية أعلى بنحو مرة ونصف تحت ضوء الشمس الطبيعي. على هذا، تستخدم المحاكاة القياسية لأشعة الشمس طيفًا من منطقة خطوط عرض مرتفعة قليلًا، وكفاءة تحويل الطاقة الشمسية ستكون أعلى في المناطق التي يحتوي فيها ضوء الشمس الطبيعي على مكونات ذات أطوال موجية أقصر من المحاكاة القياسية. لكن الكفاءة حاليًا تحت ضوء الشمس المحاكى 1% في أفضل الأحوال، ولن تصل إلى 5% تحت ضوء الشمس الطبيعي».
لاتخاذ خطوات مهمة لزيادة الكفاءة، دعا العلماء الآخرين إلى إنشاء محفزات ضوئية أفضل ومفاعلات أكبر. سيكون العمل على السلامة أمرًا حيويًا أيضًا، إذ ينتج تكرير وقود الهيدروجين أيضًا منتجًا ثانويًا قابل للانفجار هو أوكسي هيدروجين، الذي يمكن التخلص منه بأمان في عملية من خطوتين.
«الجانب الأهم للتطوير هو كفاءة تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كيميائية بوساطة المحفزات الضوئية. فإذا حُسّنت إلى مستوى عملي، فسيعمل كثير من الباحثين بجدية على تطوير تكنولوجيا الإنتاج الضخم وعمليات فصل الغاز، فضلًا عن بناء محطات الطاقة على نطاق واسع. سيغير ذلك الطريقة التي يفكر بها كثير من الأشخاص ومنهم صناع القرار في تحويل الطاقة الشمسية وتسريع تطوير البنية التحتية والقوانين والقواعد المتعلقة بالوقود الشمسي».
اقرأ أيضًا:
مستقبل النقل: وقود صناعي يعتمد على الطاقة الشمسية
اكتشاف طريقة جديدة للحصول على وقود هيدروجيني رخيص
ترجمة: لور عماد خليل
تدقيق: ريمي سليمان
ملحوظة: مضمون هذا الخبر تم كتابته بواسطة انا اصدق العلم ولا يعبر عن وجهة نظر مصر اليوم وانما تم نقله بمحتواه كما هو من انا اصدق العلم ونحن غير مسئولين عن محتوى الخبر والعهدة علي المصدر السابق ذكرة.
