اختراق علمي... وقود نظيف يحول الماء إلى هيدروجين بدرجة حرارة الغرفة

يعد وقود الهيدروجين بأن يكون مصدرًا نظيفًا ووفيرًا للطاقة في المستقبل طالما يمكن للعلماء اكتشاف طرق لإنتاجه عمليًا وبتكلفة منخفضة، وبدون الوقود الأحفوري.
وتزودنا دراسة جديدة بخطوة واعدة أخرى في هذا الاتجاه.
فقد وصف العلماء طريقة بسيطة نسبيًا تتضمن جزيئات الألمنيوم النانوية القادرة على تجريد الأكسجين من جزيئات الماء وترك غاز الهيدروجين. إذ تنتج العملية كميات كبيرة من الهيدروجين، وكلها تعمل في درجة حرارة الغرفة؛ وهذا يزيل أحد أكبر العوائق التي تحول دون إنتاج وقود الهيدروجين (الكميات الكبيرة من الطاقة المطلوبة لإنتاجه باستخدام الأساليب الحالية)، وذلك وفق ما نشر موقع «ساينس إليرت» العلمي المتخصص.
ووفق الموقع، تعمل هذه التقنية مع أي نوع من المياه أيضًا، بما في ذلك مياه الصرف الصحي ومياه المحيط.
يقول عالم المواد سكوت أوليفر من جامعة كاليفورنيا سانتا كروز (UCSC) «لسنا بحاجة إلى أي مدخلات للطاقة؛ وهي تتسبب في فقاعات الهيدروجين بجنون. لم أر شيئًا مثله من قبل».
ويعد مفتاح العملية استخدام معدن الغاليوم لتمكين التفاعل المستمر مع الماء. إذ يُعرف تفاعل الألومنيوم والغاليوم والماء هذا منذ عقود، ولكن هنا قام الفريق بتحسينه بعدة طرق معينة.
وبمساعدة تقنيات المسح المجهري الإلكتروني وتقنيات حيود الأشعة السينية، تمكن الباحثون من العثور على أفضل مزيج من الألومنيوم والغاليوم لإنتاج الهيدروجين بأكبر قدر من الكفاءة: 3: 1 لصالح الغاليوم.
وتؤدي السبائك الغنية بالغاليوم مهمة مزدوجة في إزالة طلاء أكسيد الألومنيوم (الذي عادةً ما يمنع التفاعل مع الماء) وفي إنتاج جسيمات الألمنيوم النانوية التي تتيح تفاعلات أسرع؛ حيث «يفصل الغاليوم الجسيمات النانوية ويمنعها من التكتل إلى جزيئات أكبر»، وفق باكتان سينجارام أستاذ الكيمياء العضوية بجامعة كاليفورنيا؛ الذي يؤكد «لقد كافح الناس لصنع جزيئات الألمنيوم النانوية، وها نحن ننتجها تحت الضغط الجوي العادي وظروف درجة حرارة الغرفة».
ويقول الباحثون إن طريقة الخلط ليست معقدة، ويمكن تخزين المادة المركبة لمدة ثلاثة أشهر على الأقل عند غمرها في الهكسان الحلقي لحمايتها من الرطوبة، ما قد يؤدي إلى تدهور فعاليتها.
جدير بالذكر، الألمنيوم أكثر وفرة وأسهل في الحصول عليه من الغاليوم حيث يمكن الحصول عليه من مواد معاد تدويرها. ولكن في هذه العملية، يمكن استعادة الغاليوم وإعادة استخدامه عدة مرات دون أن يفقد فعاليته. هذا عامل آخر لصالح التقنية الجديدة.
ولا يزال هناك عمل يجب القيام به؛ ليس أقله في التأكد من إمكانية توسيع نطاقه من إعداد معمل إلى شيء يمكن استخدامه على نطاق صناعي. ومع ذلك، فإن العلامات المبكرة تشير إلى أن هذه طريقة أخرى لديها الكثير من الإمكانات لإنتاج وقود الهيدروجين.
وقد استنتج الباحثون في ورقتهم المنشورة في Applied Nano Materials «بشكل عام، ينتج خليط Ga-Al (الغاليوم والألومنيوم الغني بغاليوم الغاليوم) كميات كبيرة من الهيدروجين في درجة حرارة الغرفة مع عدم وجود مدخلات للطاقة أو التلاعب بالمواد أو تعديل الأس الهيدروجيني».