سولارابيك، الهند – 22 يونيو 2025: أعلن فريق من العلماء في الهند عن تحقيق اختراق علمي بارز قد يعيد رسم ملامح مستقبل الطاقة النظيفة، عبر تطوير جهاز مبتكر ينتج الهيدروجين الأخضر بكفاءة عالية معتمدًا على ضوء الشمس والماء فقط. يمثل هذا التطور الذي أُعلن عنه من مركز علوم النانو والمواد اللينة (CeNS) في بنغالورو، خطوة حاسمة نحو إنتاج وقود خالٍ من الكربون على نطاق واسع، بالاستغناء الكامل عن الوقود الأحفوري والموارد النادرة باهظة الثمن.
بنية نانوية تطلق طاقة الهيدروجين
يكمن سر الكفاءة العالية في قلب الجهاز الجديد، وهو مصعد ضوئي (photoanode) مصنوع من السيليكون، تم تصميمه ببنية هندسية فريدة تُعرف بالوصلة غير المتجانسة (n-i-p heterojunction). تتألف هذه البنية المعقدة من طبقات رقيقة مكدسة من مواد وفيرة ورخيصة، تبدأ بثاني أوكسيد التيتانيوم من النوع (n)، تليها طبقة من السيليكون الأصيل (غير المشوب)، وتختتم بأوكسيد النيكل من النوع (p). استخدم الباحثون لترسيب هذه الطبقات بدقة متناهية تقنية (magnetron sputtering)، وهي تقنية مستخدمة في الصناعة وقابلة للتطوير، مما يضمن أن هذا التصميم لا يقتصر على المختبرات فقط. يعمل هذا الترتيب المبتكر على امتصاص أشعة الشمس بفعالية فائقة، ويسرّع من عملية فصل ونقل الشحنات الكهربائية، ويقلل بشكل كبير من خسائر الطاقة، وهي العوامل الجوهرية لعملية تحويل الطاقة الشمسية إلى هيدروجين.
أداء قياسي واستقرار طويل الأمد
ترجم هذا التصميم المتقدم إلى أرقام أداء استثنائية، حيث سجل الجهاز جهدًا ضوئيًا سطحيًا ممتازًا بلغ 600 ميلي فولط، مع جهد بداية منخفض لتفاعل شطر الماء يبلغ حوالي 0.11 فولط فقط، مما يؤكد فعاليته في توليد الهيدروجين بأقل قدر من الطاقة. لم تقتصر مزايا الجهاز على الكفاءة اللحظية، بل أظهر متانة نادرة في الأنظمة الكهروكيميائية الضوئية القائمة على السيليكون، إذ عمل بشكل متواصل لأكثر من 10 ساعات في ظروف تشغيل قلوية، مع تسجيل انخفاض طفيف في الأداء لم يتجاوز 4%. وأكد قائد فريق البحث، الدكتور أشوتوش ك. سينغ، أن هذا الابتكار “يقربنا خطوة واحدة من أنظمة طاقة شمسية إلى هيدروجين ميسورة التكلفة وواسعة النطاق”، مشيرًا إلى أن الجهاز حافظ على نتائجه الممتازة حتى عند اختباره على نطاق أكبر، ما يفتح الباب أمام تشغيل أنظمة طاقة هيدروجينية نظيفة تمتد من المنازل إلى المصانع.
تابعونا على لينكيد إن Linked-in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية…
نتمنى لكم يوماً مشمساً!
المصدر: Ministry of Science & Technology
