سولارابيك، كوريا الجنوبية – 15 ديسمبر 2025: كشف باحثون كوريون جنوبيون النقاب عن تقنية مبتكرة من شأنها إحداث تحول جذري في كفاءة إنتاج الهيدروجين الأخضر، مستعينين بمادة مألوفة تُستخدم يومياً في المطابخ حول العالم. فقد نجح فريق بحثي من معهد أوسلان الوطني للعلوم والتكنولوجيا (UNIST) في توظيف مادة «بولي تترا فلورو إيثيلين» (PTFE)، المعروفة تجارياً باسم «تفلون» والمستخدمة في أواني الطهي غير اللاصقة، لرفع كفاءة محللات الماء الكهربائية بنسبة تصل إلى 40%، وهو ما يمثل اختراقاً تقنياً يعالج واحدة من أعقد المشكلات التشغيلية في هذا القطاع. وتوصل الفريق إلى أن تطبيق هذا الطلاء الفريد على المكونات الحيوية للمحللات يمنع فقاعات الهيدروجين من الالتصاق، مما يسهل عملية إطلاق الغاز ويعزز استمرارية التفاعل بسلاسة غير مسبوقة.
«التيفلون» والطلاء الجزئي.. هندسة ذكية للمسام
تتمحور التقنية الجديدة حول معالجة طبقة النقل المسامية (PTL)، وهي مكون حيوي في المحللات الكهربائية مسؤول عن نقل الماء والهيدروجين. وفي حين أنه من المعروف أن المحللات تنتج الهيدروجين عبر شطر جزيئات الماء بالكهرباء، فإن فقاعات الهيدروجين الناتجة غالباً ما تلتصق بسطح المحفز (Catalyst) على الأقطاب، مما يؤدي إلى انسداد «المواقع النشطة» وإعاقة التفاعل، وبالتالي خفض الكفاءة لتقليص مساحة السطح المتاحة. ولحل هذه المعضلة، قام الفريق بطلاء طبقة النقل المسامية بمادة (PTFE) عبر عملية رش بسيطة؛ حيث يعمل هذا الطلاء الكاره للماء على منع الفقاعات من الالتصاق بالبنية المسامية، مما يسمح لها بالإفلات بسهولة.
وبالإضافة إلى ذلك، ابتكر الباحثون تصميماً هندسياً دقيقاً يتمثل في طلاء النصف العلوي فقط من طبقة النقل المسامية وترك الجزء السفلي دون طلاء. ويضمن هذا التصميم، من ناحية أخرى، تدفق الماء دون عوائق في الجزء السفلي لتغذية المحفز، بينما يتم طرد فقاعات الهيدروجين بكفاءة عالية عبر الجزء العلوي المطلي، مما يحقق توازناً مثالياً بين إمدادات المياه وإزالة الغاز. وعلق البروفيسور «جونغكي ريو» من كلية الطاقة والهندسة الكيميائية في (UNIST) على هذا النهج قائلاً: «في حين يسود الاعتقاد بأن زيادة المحبة للماء في طبقة النقل المسامية تحسن إمدادات المياه والكفاءة، فإن نتائجنا تظهر أن طلاء (PTFE) الكاره للماء يمكنه في الواقع تعزيز إزالة الهيدروجين وتحسين الأداء العام».
نتائج قياسية وجدوى تجارية فورية
سجلت النتائج المخبرية أرقاماً لافتة، إذ أظهرت خلايا التحليل الكهربائي المزودة بالطبقة المطلية زيادة في كثافة التيار بنسبة 40 في المائة مقارنة بالخلايا غير المطلية، مما يعد مؤشراً مباشراً على ارتفاع معدلات إنتاج الهيدروجين. كما أنه لوحظ انخفاض ملموس في ارتفاع الجهد الكهربائي الذي يتسبب به عادة تراكم الفقاعات، مما عزز الكفاءة الكلية للنظام. ونُشرت تفاصيل الدراسة في دورية «أدفانسد ساينس» (Advanced Science)، مؤكدة أن عملية الطلاء تتسم بالبساطة ولا تتطلب أي خطوات تصنيع نانوي معقدة، حيث تعتمد فقط على الرش والمعالجة الحرارية.
وأثبت الفريق جدوى الابتكار للتطبيقات الواقعية من خلال نجاحهم في طلاء طبقات نقل مسامية بمساحات كبيرة تصل إلى 225 سنتيمتراً مربعاً. وأشار البروفيسور «لي» من المعهد نفسه إلى سهولة تبني هذه التقنية، موضحاً أن «التفلون مادة واسعة الانتشار، وبما أن أنظمة التحليل الكهربائي الحالية تظل دون تغيير، فإن تطبيق الطلاء يعد إجراءً مباشراً». وأضاف أن هذه الطريقة لا تقتصر منافعها على تحليل الماء فحسب، بل تمتد لتشمل أنظمة كهروكيميائية أخرى تتضمن تصاعداً للغازات، مثل خلايا الوقود وبطاريات الهواء والمعدن.
تابعونا على لينكيد إن Linked–in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية…
نتمنى لكم يوماً مشمساً!
المصدر: unist
