سولارابيك، الصين- 21 يوليو 2025: يكشف باحثون صينيون عن ابتكار علمي ثوري قد يعيد تشكيل مستقبل إنتاج الهيدروجين النظيف، وذلك بتطوير محفز ثنائي المعدن جديد يقلص بشكل كبير الاعتماد على البلاتين المكلف والنادر. يقدم هذا الإنجاز، الذي يجمع بين كميات ضئيلة من البلاتين والكوبالت الموزعة على مادة عالية الناقلية، حلاً واعدًا لجعل عملية إنتاج الهيدروجين أكثر استقرارًا وفعالية من حيث التكلفة، مما يفتح آفاقًا واسعة للطاقة المستدامة.
ابتكار يمهد الطريق لطاقة أنظف وأكثر توفرًا
يُعد الهيدروجين ركيزة أساسية للطاقة النظيفة، فهو لا يطلق أي غازات دفيئة عند استخدامه، ومع ذلك، لا يزال الجزء الأكبر من الهيدروجين المنتج حاليًا يعتمد على الوقود الأحفوري، مما يحد من فعاليته البيئية. من ناحية أخرى، تتمثل الطريقة الأنظف لإنتاجه في تحليل الماء باستخدام الكهرباء المتجددة، لكن هذه العملية تتطلب محفزات لتسريع تفاعل تطور الهيدروجين (HER). وفي حين أن البلاتين هو المحفز الأكثر فعالية، إلا أن ندرته وارتفاع سعره يشكلان عائقًا كبيرًا أمام تطبيقاته العملية. وفي سبيل تجاوز هذه التحديات، يسعى باحثون من جامعة بكين للتكنولوجيا والأكاديمية الصينية للعلوم إلى تطوير محفز ثنائي المعدن جديد. توصلت جهودهم إلى تطوير سبيكة مبتكرة من البلاتين والكوبالت على مادة MXene، وهي مادة طبقية تتميز بناقليتها الكهربائية الفائقة ومساحة سطحها الكبيرة. كما أن هذا الابتكار يجمع بين تحقيق الكفاءة العالية والمتانة مع خفض التكلفة، مما يجعله حلًا جذريًا لمستقبل الطاقة.
آلية عمل دقيقة ونتائج واعدة
يعمل هذا الاختراق على دمج كمية ضئيلة من البلاتين مع الكوبالت، مع الحفاظ على الأداء التحفيزي المرتفع وتقليل استخدام البلاتين باهظ الثمن بشكل كبير. وقد اتبع الباحثون عملية اختزال تدريجية لضمان انتشار موحد لجزيئات سبيكة البلاتين والكوبالت (PtCo) عبر MXene، مما يعظم من فعالية المحفز. ويشرح العلماء أن “طبقات MXene النانوية ثنائية الأبعاد يمكن أن تكشف عن المزيد من المواقع النشطة بفضل مساحة سطحها الكبيرة. وبالإضافة إلى ذلك، فإن ركيزة MXene، بفضل ناقليتها الكهربائية الممتازة وواجهاتها المتناغمة مع PtCo، تعزز كفاءة نقل الشحنة وتقلل طاقة تنشيط التفاعل.”
أكدت الاختبارات التي أجريت في الظروف الحمضية أن محفز PtCo/MXene يعمل بكفاءة عالية، مسجلاً قيم جهد زائد منخفضة بلغت 60 ملي فولط عند -10 مللي أمبير/سم² و152 ملي فولط عند -100 مللي أمبير/سم². كما أظهر المحفز استقرارًا ملحوظًا أثناء الاستخدام، مما يعزز من إمكانياته للتطبيقات العملية في إنتاج الهيدروجين. وكشفت المحاكاة الحاسوبية أن إضافة الكوبالت أحدثت تغييرًا في التركيب الإلكتروني للبلاتين، مما عزز نشاطه التحفيزي بشكل كبير، وحسّن الكفاءة الكلية لتفاعل تطور الهيدروجين. في حين أن هذه النتائج تبرهن على الدور المحوري للتصميم الدقيق للمجموعات المعدنية في تعزيز الأداء في تطبيقات الطاقة النظيفة، يفتح هذا البحث آفاقًا جديدة لتطوير أنظمة طاقة هيدروجينية أكثر استدامة وقابلية للتوسع.
.تابعونا على لينكيد إن Linked-in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية…
نتمنى لكم يوماً مشمساً!
المصدر: interesting engineering
