سولارابيك، الصين – 9 فبراير 2025: في إنجازٍ علميّ لافت، أعلن باحثون صينيون عن تطوير نوع جديد من الأوراق الاصطناعية قادر على محاكاة حركة أوراق النباتات الطبيعية في تتبع الشمس، مما يُبشّر بثورة في مجال إنتاج الطاقة النظيفة. تتميز هذه الورقة بقدرتها على توليد الكهرباء، مع إمكانية استخدامها لتحليل الماء إلى هيدروجين وأكسجين، وهي عملية أساسية لإنتاج الوقود المستدام.
تصميم مُبتكر مستوحى من الطبيعة
تعتمد الورقة الاصطناعية الجديدة على تصميم فريد يجمع بين أقطاب كهربائية مرنة تعمل بالطاقة الشمسية وطبقة هلامية واقية. كما أنها مزودة بهيكل داعم مُبتكر مصنوع من أنابيب الكربون النانوية المُدمجة في بوليمر حساس للحرارة. عند تعرض الورقة لأشعة الشمس، تسخن الأنابيب النانوية موضعيًا، مما يؤدي إلى انكماش البوليمر في المناطق المُعرضة للضوء، في حين تبقى المناطق الأخرى في حالة تمدد. ينتج عن ذلك انحناء الورقة تلقائيًا نحو مصدر الضوء، تمامًا كما تفعل أوراق النباتات، وخاصةً النباتات المائية مثل Micranthemum glomeratum. كما أنه من الجدير بالذكر أن هذه الآلية تُغني عن استخدام أي محركات أو أجهزة ميكانيكية لتوجيه الورقة نحو الشمس.
كفاءة غير مسبوقة في إنتاج الوقود
أظهرت الدراسة، أن الورقة الجديدة تُحقق كفاءةً استثنائيةً في إنتاج الوقود مقارنةً بالأنظمة التقليدية. على سبيل المثال، عند زاوية سقوط للضوء تبلغ 45 درجة، تُحافظ الورقة على كفاءة أعلى بنسبة 47% في عملية تحليل الماء مقارنةً بالبدائل الثابتة. وبالإضافة إلى ذلك، عند سقوط الضوء بزاوية 90 درجة، يزداد إنتاج الهيدروجين والأكسجين بنسبة هائلة تصل إلى 866%. من ناحية أخرى، اعتمد الباحثون تقنية تصنيع جديدة لترسيب المواد الضوئية النشطة على بلاستيك خفيف الوزن بدلاً من الزجاج، كما قاموا بإنشاء نسخة اصطناعية من سيتوبلازم الخلية النباتية باستخدام طلاء الهيدروجيل. يُعدّ هذا الطلاء نفاذًا، مما يسمح بدخول الماء وخروج الغازات الناتجة عن عملية التقسيم.
أثناء الاختبارات، حافظ مصعد الورقة على 73% من نشاطه بعد 65 ساعة من التشغيل المُستمر.
تحديات تواجه التطبيق العملي
على الرغم من هذه النتائج المُبهرة، أقرّ الباحثون بوجود تحديات تُعيق تطبيق هذه التكنولوجيا على نطاق واسع. فمن ناحية، لوحظ تراجع أداء الأنابيب النانوية بعد عدة دورات من تتبع الشمس، مما أثر على سرعة استجابة الورقة. ومن ناحية أخرى، أشار الفريق إلى أن الرياح والتيارات المائية قد تؤثر سلبًا على كفاءة الورقة في البيئات الحقيقية. ومع ذلك، يُمثل هذا الابتكار خطوةً هامةً نحو تطوير أنظمة طاقة شمسية ووقود مستدام أكثر فعاليةً واستقلاليةً، مما يُمهّد الطريق أمام مستقبل أكثر استدامةً.
تابعونا على لينكيد إن Linked-in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية…
نتمنى لكم يوماً مشمساً!
المصدر: interesting engineering
