سولارابيك – كوريا الجنوبية – 24 أبريل 2025: طور فريق من الباحثين في كوريا الجنوبية تقنية مبتكرة لإنتاج الهيدروجين باستخدام نفايات قصب السكر وأشعة الشمس، محققين معدل إنتاج يفوق أربعة أضعاف المعيار الذي حددته وزارة الطاقة الأمريكية للتسويق التجاري.
قاد هذا البحث الأساتذة سيونغهو تشو وكوانيونغ سيو من كلية الطاقة والهندسة الكيميائية بالمعهد الوطني للعلوم والتكنولوجيا في أولسان (UNIST)، بالتعاون مع فريق البروفيسور جي-ووك جانغ من قسم علوم وهندسة المواد بالمعهد.
يُعتبر الهيدروجين وقوداً واعداً للمستقبل حيث لا ينتج غازات دفيئة عند احتراقه، ويخزن الطاقة بكثافة تفوق البنزين بـ 2.7 مرة. غير أن معظم الهيدروجين المنتج حالياً يأتي من الغاز الطبيعي، مما يتسبب في انبعاثات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون.
نظام مبتكر بآلية إنتاج مزدوجة
طور الفريق البحثي نظاماً كهروكيميائياً ضوئياً (PEC) يعتمد على مادة الفورفورال المستخرجة من نفايات قصب السكر. في هذا النظام، تتم أكسدة الفورفورال عند القطب الكهربائي النحاسي لإنتاج الهيدروجين، مع تحول المادة المتبقية إلى حمض الفورويك، وهو منتج عالي القيمة.
تكمن أهمية هذا النظام في إنتاج الهيدروجين عند كلا القطبين الكهربائيين. فعند القطب السيليكوني المقابل، يتم تقسيم الماء أيضاً لإنتاج الهيدروجين. تؤدي آلية الإنتاج المزدوجة هذه نظرياً إلى مضاعفة معدل الإنتاج مقارنة بالأنظمة التقليدية، حيث وصل الأداء الفعلي إلى 1.4 مل مول/سم²·ساعة، أي ما يقرب من أربعة أضعاف هدف وزارة الطاقة الأمريكية البالغ 0.36 مل مول/سم²·ساعة.
التغلب على التحديات التقنية
تبدأ عملية إنتاج الهيدروجين عندما يمتص القطب الكهروضوئي أشعة الشمس ويولد إلكترونات. تتميز أقطاب السيليكون البلوري بقدرتها على توليد عدد كبير من الإلكترونات، لكن الجهد المنخفض الناتج (0.6 فولت) يجعل من الصعب بدء تفاعلات إنتاج الهيدروجين دون طاقة خارجية.
عالج الفريق البحثي هذه المشكلة بإدخال تفاعل أكسدة الفورفورال على القطب المقابل لموازنة جهد النظام. يحافظ هذا النهج على كثافة التيار الضوئي العالية المميزة لأقطاب السيليكون البلوري الكهروضوئية مع تخفيف عبء الجهد على النظام بأكمله، مما يتيح إنتاج الهيدروجين دون الحاجة إلى طاقة خارجية.
آفاق اقتصادية واعدة
وصرح البروفيسور جانغ: “تحقق هذه التقنية معدل إنتاج للهيدروجين من الطاقة الشمسية يفوق أربعة أضعاف المعيار التجاري الذي حددته وزارة الطاقة الأمريكية، مما يلعب دوراً حاسماً في تعزيز الجدوى الاقتصادية للهيدروجين الشمسي وضمان أسعار تنافسية مقارنة بالهيدروجين القائم على الوقود الأحفوري.”
تم دعم هذا البحث من قبل وزارة التجارة والصناعة والطاقة (MOTIE) والمعهد الكوري لتقييم وتخطيط تكنولوجيا الطاقة (KETEP).
تابعونا على لينكيد إن Linked-in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية…
نتمنى لكم يوماً مشمساً!
المصدر: UNSIT
Image Credits: Canva Library
