سولارابيك – سنغافورة – 3 أغسطس 2020: اكتشف فريق من العلماء في جامعة «نانيانغ للتكنولوجيا – Nanyang Technological» المعاملات التي تحدد كفاءة فئة من المحفزات منخفضة التكلفة (أكاسيد الإسبنيل) والتي تستخدم لتسريع التفاعلات الكيميائية أثناء عملية التحليل الكهربائي للماء.
يكمن التحدي الرئيسي لعملية انتاج الهيدروجين من التحليل الكهربائي للماء في فقدان الطاقة عند حدوث التفاعلات الكيميائية، مما يؤدي إلى زيادة تكلفة إنتاج الهيدروجين من خلال هذه الطريقة. ولذلك فإن المحفزات تصبح ضرورية من أجل تسريع هذه التفاعلات الكيميائية والتقليل من المفاقيد.
أثبتت أكاسيد المعادن الثمينة أنها من أحدث المحفزات التي تقلل من استهلاك الطاقة وتعزز كفاءة تحويل الطاقة، إلا أن ندرتها وتكلفتها العالية وضعف قدرتها على التحمل حدت من استخدامها على نطاق واسع.
لكن في السنوات الأخيرة اكتسبت أكاسيد الإسبنيل اهتماماً بالغاً كمحفز مستقر ومنخفض التكلفة، وهي تصنع عادةً من معادن انتقالية رخيصة، لكن بسبب عدم فهم كيف يعمل هذا المركب فإنه ما يزال هناك بعض المعوقات لتصميمه ليكون ذو كفاءة عالية وأداء جيد.
حقق جيسون شو زيتشوان الأستاذ المساعد في جامعة «Nanyang Technological» وفريقه تقدمين هامين:
- كشفوا كيف تعمل أكاسيد الإسبنيل على المستوى الذري، وذلك لتسريع التحليل الكهربائي للماء.
- استخدموا التعلم الآلي لاختيار أكاسيد الإسبنيل الجديدة ذات النشاط التحفيزي المتزايد، مما يجعل التحليل الكهربائي للمياه أكثر كفاءة بالاستناد إلى هذا الفهم الجديد.
تساعد هذه النتائج الفريق وتقربه خطوة من جعل تحليل المياه الكهربائي نهجاً مناسباً لتصنيع غاز الهيدروجين على نطاق واسع، والذي قد سلطت هيئة سوق الطاقة الضوء عليه كأحد البدائل المحتملة منخفضة الكربون لتقليل البصمة الكربونية لسنغافورة.
تسعى سنغافورة إلى خفض انبعاثات غازات الاحتباس الحراري إلى النصف بحلول عام 2050 والذي يتماشى مع الاتجاهات العالمية, فقد كشف الاتحاد الأوروبي مؤخراً عن استراتيجيته الخاصة بالهيدروجين كجزء مهم لتحقيق هدف الحياد المناخي لعام 2050 في الصفقة الأوروبية الخضراء.
لمعرفة تفاصيل أكثر عن التحليل الكهربائي للماء كيفية تخزين الهيدروجين والاستفادة منه في خلايا الوقود يمكنكم قراءة المقال هنا
تعليقات المسؤولين
إن العقبة الرئيسية تكمن في التفاعل الكيميائي الذي يؤدي إلى توليد الأكسجين والمعروف باسم تفاعل ثورة الأكسجين. إن تفاعل تطور الأكسجين أمر بالغ الأهمية لكفاءة الأجهزة التي تحلل الماء لإنتاج وقود الهيدروجين، ولكنه أيضًا تفاعل كيميائي بطيء يقلل من كفاءة تحويل الطاقة الإجمالية. وهذا هو سبب حاجتنا لمحفزات مثل أكاسيد المعادن لتسريع الأمور.
إن أكاسيد الإسبنيل، بتكلفتها المنخفضة وتوفرها بكثرة، يمكن أن تصبح بديلاً قابلاً للتطبيق إذا تم تصميمها بالمعايير الصحيحة، مثل نوع المعدن الانتقالي في أكسيد الإسبينيل، لزيادة النشاط التحفيزي.
في حين أن القدرة على تصميم محفزات عالية الكفاءة تدفع بشكل كبير تقنية التحليل الكهربائي للماء في إنتاج الهيدروجين، إلا أن هناك عائقين رئيسيين آخرين يجب أن ننظر إليهما قبل اعتماد هذه التقنية على نطاق واسع.
أولاً، علينا تحسين الغشاء في مثل هذه المحلل الكهربائي القلوي لدعم إنتاج الهيدروجين على المدى الطويل. وبعدما نقوم بذلك، يمكننا العمل مع زملائنا في الهندسة لمعرفة كيف يمكننا وضع كل هذه الترقيات في محلل كهربائي يمكنه العمل على المستوى الصناعي.
ومن الجدير بالذكر أنه قد تم دعم فريق جامعة «Nanyang Technological» من قبل باحثين من معاهد في بكين وهونج كونج، بالإضافة إلى باحثين من وكالة العلوم والتكنولوجيا والبحوث «أي*ستار – A * Star» وجامعة سنغافورة الوطنية. ويتم تمويل العمل من قبل وزارة التربية والتعليم والمؤسسة الوطنية للبحوث.
حول جامعة «نانيانغ للتكنولوجيا - Nanyang Technological»
وهي جامعة عامة كثيفة البحث، تضم 33000 طالب جامعي وطلاب دراسات عليا في الهندسة، والأعمال، والعلوم، والعلوم الإنسانية، والفنون، والعلوم الاجتماعية، وكليات الدراسات العليا. كما أن لديها كلية الطب، كلية لي كونغ تشيان للطب، التي تم إنشاؤها بالاشتراك مع إمبريال كوليدج لندن.
تعد جامعة موطناً لمعاهد مستقلة ذات مستوى عالمي (المعهد الوطني للتعليم، ومدرسة اس راجاراتنام للدراسات الدولية، ومرصد الأرض في سنغافورة، ومركز سنغافورة لهندسة علوم الحياة البيئية – والعديد من مراكز البحوث الرائدة مثل معهد نانيانغ لأبحاث البيئة والمياه (NEWRI ) )
تم تصنيف جامعة نانيانغ التكنولوجية ضمن أفضل الجامعات في العالم من قبل QS، كما تم تصنيفها كأفضل جامعة شابة في العالم على مدار السنوات السبع الماضية.
تابعونا على لينكيد إن Linked-in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة…
نتمنى لكم يوماً مشمساً!
المصدر: Nanyang Technological University
