سولارابيك، الولايات المتحدة الأمريكية- 12 أبريل 2025: ابتكر باحثون في جامعة كورنيل الأميركية جهازًا صغيرًا يعتمد على الطاقة الشمسية لتحويل مياه البحر مباشرة إلى وقود هيدروجين أخضر ومياه عذبة صالحة للشرب في آن واحد، مستفيدين من موارد الأرض الأكثر وفرة. يُعرف الجهاز باسم “التقطير الشمسي الهجين والتحليل الكهربائي للماء” (HSD-WE)، وتبلغ أبعاده 10 × 10 سنتيمترات فقط. وينتج النموذج الأولي الحالي 200 مليلتر من الهيدروجين في الساعة بكفاءة طاقة واعدة تصل إلى 12.6%، مما يفتح الباب أمام خفض كبير لتكلفة إنتاج الهيدروجين الأخضر مستقبلاً.
آلية عمل مبتكرة تستغل حرارة الشمس المهدرة
يعتمد الجهاز الجديد على تصميم متكامل للغاية يستغل نقطة ضعف شائعة في الألواح الشمسية الكهروضوئية وهي الكفاءة المنخفضة؛ فبينما تحول معظم الخلايا نحو 30% فقط من ضوء الشمس لكهرباء، تضيع النسبة الباقية كحرارة. يلتقط ابتكار كورنيل جزءًا كبيرًا من هذه الحرارة المهدرة لاستخدامها في تسخين طبقة رقيقة من مياه البحر محمولة بواسطة “فتيل شعري” دقيق على اتصال مباشر باللوح الشمسي. يؤدي هذا التسخين إلى تبخير الماء بكفاءة، تاركًا الأملاح خلفه. يُكثَّف بخار الماء النظيف الناتج لاحقًا ويُمرر إلى وحدة تحليل كهربائي صغيرة، تعمل هي الأخرى بالكهرباء المولدة من نفس اللوح الشمسي، لتقوم بفصل جزيئات الماء النقي إلى عنصري الهيدروجين والأوكسجين النظيفين. وصف لينان تشانغ، الأستاذ المساعد وقائد المشروع في كلية سيبلي للهندسة الميكانيكية والفضائية بجامعة كورنيل، التصميم بأنه “تقنية متكاملة للغاية” وتحدٍ هندسي نظرًا “للترابط المعقد بين تحلية المياه والتحليل الكهربائي، وكلاهما مع اللوح الشمسي عبر تحويل ونقل الطاقة بأشكالها الشمسية والكهربائية والكيميائية والحرارية“.
تلبية الطلب وخفض التكلفة.. «عصفوران بحجر واحد»
يشير البروفيسور تشانغ إلى الحاجة الماسة للماء والطاقة في حياتنا، موضحًا المعضلة المتمثلة في أن “إنتاج المزيد من الطاقة يستهلك عادة المزيد من المياه”، بينما يواجه ثلثا سكان العالم “ندرة في مياه الشرب”، مما يخلق أزمة في إنتاج الهيدروجين الأخضر ينعكس مباشرة على تكلفته. يؤكد تشانغ أن التقنية الجديدة تتجاوز هذه العقبة، قائلاً: “الآن، ولأول مرة، يمكننا إنتاج كمية كافية من المياه لتلبية الطلب على إنتاج الهيدروجين، مع توفير مياه إضافية للشرب. إنه تحقيق هدفين بجهد واحد”. ويقدر تكلفة إنتاج الهيدروجين الأخضر حاليًا بنحو 10 دولارات للكيلوغرام، لكنه يعتقد أنه بفضل وفرة الشمس ومياه البحر، يمكن لجهاز فريقه خفض هذه التكلفة إلى دولار واحد فقط للكيلوغرام خلال 15 عامًا. تحمل التقنية إمكانات إضافية تتجاوز إنتاج الهيدروجين، إذ يمكن لدمجها في مزارع الطاقة الشمسية أن يساعد في تبريد الألواح الكهروضوئية، مما يعزز كفاءتها ويطيل عمرها. واختتم تشانغ تصريحاته بالتأكيد على أهمية المشروع في “تجنب انبعاثات الكربون والتلوث”، مع التركيز على “خفض التكلفة لزيادة الإمكانات السوقية للتبني على نطاق واسع”، معربًا عن إيمانه بـ”الإمكانات الهائلة للتركيب المستقبلي” لهذه التكنولوجيا.
تابعونا على لينكيد إن Linked-in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية…
نتمنى لكم يوماً مشمساً!
المصدر: cornell
IMAGE SOURCE: cornell
