استلهم فريق بحثي صيني التصميم الفريد لأوراق زهرة اللوتس الفرعونية، لتطوير خلايا وقود «أكثر كفاءة».
ويستخدم في الخلية، المعروفة باسم «خلية وقود غشاء تبادل البروتون»، أغشية لها خصائص مميزة، تساعد على زيادة مساحة السطح بشكل كبير، ومن ثم تحسين معدل استخدام المحفز وأداء خلايا الوقود.
وخلال الدراسة، المنشورة في العدد الأخير من دورية «الجمعية الكيميائية الأميركية»، هذا الشهر، نقل الباحثون الهيكل الهرمي «الفريد» لورقة اللوتس إلى تلك الأغشية، عبر تصميم نوع جديد متعدد النطاقات، باستخدام استراتيجية بسيطة مكونة من ثلاث خطوات.
ويقول الباحثون، في دراستهم، إنه «باستخدام البنية متعددة المستويات لأوراق اللوتس الطبيعية كقالب أصلي، وبعد خطوات الطباعة الهيكلية، والضغط على الساخن، ونقش البلازما، نجح الفريق في بناء غشاء منظم متعدد النطاقات بهيكل شبيه بالأعمدة الدقيقة وبنية تشبه الإبرة النانوية، وعند تطبيقه في خلية وقود، أدى النوع الجديد المستوحى من أوراق اللوتس، إلى زيادة أداء التفريغ (تفاعل كيميائي يولّد طاقة) بمقدار 1.96 ضِعف، إضافة إلى تحسن كبير في نقل الكتلة، مقارنة بالأغشية التقليدية».
ويوضح الباحثون أن الغشاء الجديد متعدد النطاقات، والذي يجمع بين ميزة المقياس النانوي والهيكل الدقيق، يستفيد من الخصائص المميزة لورقة اللوتس من حيث السماكة المنخفضة بشكل ملحوظ، وزيادة مساحة السطح، ومقاومة الورقة للماء، وهو مما يؤدي إلى تجنب عملية التحضير المعقدة والمستهلِكة للوقت التي تتطلبها قوالب البنية متعددة المستويات شائعة الاستخدام.
ومن المأمول أن يؤدي هذا التطوير أيضاً إلى رفع سعر «خلية وقود غشاء تبادل البروتون»، والتي تُستخدم في عدد من التطبيقات، خصوصاً في السيارات والهواتف المحمولة بسبب صغر حجمها، حيث إن أحد أهم عوامل تحديد السعر هو جودة الغشاء باعتباره من المكونات الأساسية للخلية، والباحثون مدينون في ذلك لأوراق زهرة اللوتس.
ويقول الباحثون إنه «يمكن للهندسة الرائعة المستوحاة من المواد البيولوجية أن تلهم تطبيقات جديدة ومبتكرة في عدد من المجالات، وكان التطبيق، هذه المرة، في خلايا الوقود، والملهم هي أوراق زهرة اللوتس الفرعونية».
