مادة مركبة جديدة لإنتاج أرخص للهيدروجين الأخضر

تغني عن «البلاتين» و«الإيريديوم»

«غراف» يوضح كفاءة المركب الجديد في الحافز الكهربائي لإنتاج الهيدروجين من الماء (جامعة توينتي)

طور باحثون من جامعة توينتي بهولندا، بالتعاون مع باحثين من جامعة كاليفورنيا الأميركية، ودول أوروبية، مادة جديدة تتكون من عدة عناصر وفيرة في الأرض، يمكن استخدامها لتوليد الهيدروجين بكفاءة من دون معادن نادرة وثمينة، مثل البلاتين. وتم الإعلان عن هذا الإنجاز في 22 مارس (آذار) الماضي، في دورية «إيه سي إس نانو».
ويُنظر إلى الهيدروجين الأخضر على أنه ناقل الطاقة في المستقبل، ويوفر الهيدروجين وسيلة لتخزين الطاقة (الخضراء) لفترات طويلة، وهذا يجعل من المهم بشكل خاص إنتاجها بأكبر قدر ممكن من الكفاءة.
ويعد التحليل الكهربائي للماء أحد أكثر الطرق استدامة لإنتاج الهيدروجين الأخضر، ومع ذلك، مع طرق التحليل الكهربائي الحالية، نحتاج إلى كثير من المواد النادرة والمكلفة، كما أن العملية ليست فعالة بما فيه الكفاية.
وفي الوقت الحالي، تحتوي أجهزة التحليل الكهربي الأكثر كفاءة على البلاتين والإيريديوم، وهما عنصران ضروريان للأقطاب الكهربائية التي تستخدم لاستخراج غازي الهيدروجين والأكسجين من الماء، ومع ذلك فإن تلك المواد نادرة جداً، وخصوصاً الإيريديوم، ولهذا السبب يبحث الباحثون باستمرار عن مواد قطب كهربائي مصنوعة من موارد أكثر وفرة، والتي يمكن استخدامها كمحفزات كهربائية فعالة ومستقرة.
يقول كريس بايومر، الباحث في جامعة كاليفورنيا، في تقرير نشره الموقع الإلكتروني لجامعة توينتي، بالتزامن مع الدراسة: «وجدنا ما كنا نبحث عنه، وهو مركب يحتوي على 5 معادن انتقالية مختلفة، وهذه المعادن الانتقالية الخمسة نشطة بشكل معتدل فقط عند استخدامها كمحفز، ووجدنا أن النشاط المشترك يتفوق على المركبات الفردية بعامل يصل إلى 680، وهذا النشاط الأعلى كان مفاجأة».
ويضيف: «هذه المعادن الانتقالية الفردية يساعد بعضها بعضاً في جعل المادة المدمجة أفضل من مجموع أجزائها، فيما يسمى تأثير التآزر».
ولا تعني هذه النتائج الجديدة أنه يمكننا استبدال هذه المادة الجديدة بجميع الأقطاب الكهربائية مباشرة؛ حيث يعد الجمع بين المواد الخمس المختلفة أمراً معقداً، ولم يتم اختبار النشاط حتى الآن إلا في بيئة معملية. يقول: «نحن نقارن مركباً تم اكتشافه حديثاً بالمواد المُحسنة للإنتاج على نطاق واسع، ما يعني أن مادتنا الجديدة لا تزال بحاجة إلى الاختبار على المستوى الصناعي، ومع ذلك، مع بعض التعديلات والتبديل الإضافي، فإن هذا المزيج من المعادن الانتقالية لديه القدرة للتفوق على البدائل المتاحة حالياً».
ويقول حمدي حسن، أستاذ العلوم الكيميائية بجامعة طنطا المصرية، إنه «كلما تم تقليل تكلفة عملية التحفيز الكهربائي في إنتاج طاقة الهيدروجين، ساعد ذلك على تسريع عملية التحول نحو الطاقة النظيفة».
ويوضح حسن لـ«الشرق الأوسط» أن «عملية خفض التكلفة لا تشمل فقط المواد المستخدمة في عملية التحفيز، مثلما سعى الفريق البحثي في الدراسة الجديدة لذلك؛ لكنها تشمل أيضاً الاستغناء عن الوقود الأحفوري في تشغيل عملية التحفيز».
ويقول إن «آلات المحلل الكهربائي المستخدمة في إنتاج الهيدروجين تحتاج في حد ذاتها إلى طاقة، تأتي غالباً من الوقود الأحفوري، لذلك تعمل فرق بحثية حول العالم على بناء المحلل الكهربائي الذي يتم تشغيله باستخدام مصادر الطاقة المتجددة، مثل الرياح أو الطاقة الشمسية لإنشاء ما يعرف باسم الهيدروجين الأخضر».
ويضيف: «الشيء المفيد في الهيدروجين الأخضر أنه متعدد الاستخدامات بشكل لا يصدق، ويمكن لأي تطبيق يستخدم الوقود الأحفوري اليوم استخدام هذا الوقود النظيف، مثل الشاحنات، وفي قطاع الطاقة، ويمكن للمناطق النائية الحصول على طاقة نظيفة وتخزين طويل الأجل، كما يمكن أن يكون مفيداً في الصناعات، مثل صناعة الصلب والزجاج».