سولارابيك، الولايات المتحدة الأمريكية- 2 أبريل 2025: طور باحثون في جامعة نورث كارولينا الزراعية والتقنية الأمريكية مادة مبتكرة تعتمد على تيتانات الحديد منظمة في بنية فريدة تشبه قرص العسل، مستخدمين في تجاربهم جهاز محاكاة شمسية يُعرف بـ “الشمس الاصطناعية”. وأظهرت هذه المادة الجديدة قدرة لافتة على مضاعفة إنتاج الهيدروجين الأخضر بما يقرب من مرتين مقارنة بالمواد التجارية المستخدمة حالياً، وهو ما يمثل قفزة نوعية في مجال الطاقة النظيفة.
محاكاة الشمس لمواجهة تحديات الطاقة النظيفة
يأتي تطوير الهيدروجين الأخضر كبديل واعد في وقت حرج، خاصة وأن الوقود الأحفوري (النفط والغاز والفحم) لا يزال يهيمن على مشهد الطاقة، حيث شكل حوالي 84% من إنتاج الطاقة الأولي في الولايات المتحدة عام 2023، وفقاً لبيانات إدارة معلومات الطاقة الأمريكية. ويؤدي احتراق هذه المصادر غير المتجددة إلى تفاقم ظاهرة تغير المناخ بسبب انبعاثات ثاني أوكسيد الكربون. ويمثل الهيدروجين الأخضر، المنتج باستخدام مصادر متجددة كالشمس، بديلاً نظيفًا مقارنة بأنواع الهيدروجين الأخرى (البني والرمادي والأزرق) التي تطلق غازات الدفيئة. لكن إنتاجه يواجه تحدي تباين شدة ضوء الشمس، خاصة في الأيام الغائمة. ولمعالجة هذا التحدي وضمان اتساق النتائج، لجأ فريق البحث بقيادة الدكتور بيشنو باستاكوتي إلى استخدام “محاكي شمسي” في المختبر، يوفر بيئة ضوئية يمكن التحكم بها بدقة لقياس انتقال الطاقة وتفكيك جزيئات الماء وتحديد كمية الهيدروجين المنتجة بموثوقية.
مادة “قرص العسل” تفتح آفاقًا جديدة
تكمن الثورة الحقيقية في تصميم المادة الجديدة نفسها؛ فبنية “قرص العسل” المسامية المتوسطة (بمسام يتراوح حجمها بين 2 و50 نانومترًا) توفر مساحة سطحية هائلة، معززة بذلك عمليات نقل الشحنة والكتلة، وهي عوامل حاسمة في التحفيز الضوئي، استنادًا إلى ما كشفته دراسات سابقة. وأكد الدكتور باستاكوتي على أهمية هذا النوع من الابتكارات لتلبية الطلب المستقبلي على الطاقة، قائلاً: “من المهم زيادة الوعي العام بأنه يمكننا استخدام مصادر متجددة فعالة لإنتاج الطاقة التي نحتاجها”. وشبّه باستاكوتي التحول نحو الهيدروجين الأخضر بالانتقال التاريخي من الفحم إلى الغاز الطبيعي، داعياً لتبني هذا المسار بعيدًا عن المصادر غير المتجددة. ومع ذلك، وخلال مؤتمر “لقاء مع عالم” في نيبال صيف 2024، أقرّ الدكتور باستاكوتي بالتكاليف الأولية المرتفعة لهذه التكنولوجيا الناشئة، مع التأكيد على إمكاناتها المستقبلية الواعدة.
تابعونا على لينكيد إن Linked–in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية…
نتمنى لكم يوماً مشمساً!
المصدر: interesting engineering
image credit: canva
