طور باحثون في كلية الكيمياء في التخنيون نظاما جديدا لإنتاج الهيدروجين من الماء باستثمار منخفض الطاقة وباستخدام مواد متوفرة ورخيصة
يعد التحليل الكهربائي للماء طريقة سهلة لإنتاج غاز الهيدروجين، الذي يعتبر وقودًا نظيفًا ومتجددًا. ومع ذلك، يتطلب التحليل الكهربائي الفعال حاليًا اختلافًا كبيرًا في الجهد، ودرجة حموضة عالية، وفي معظم الحالات، يتطلب محفزات تعتمد على معدن باهظ الثمن مثل الروثينيوم. نظرًا للوعد الكامن في الهيدروجين، تسعى العديد من مجموعات البحث إلى تطوير تقنيات التحليل الكهربائي التي ستجعل من الممكن إنتاج وقود الهيدروجين عند فرق جهد منخفض، عند درجة حموضة تتراوح بين 7-9 وبواسطة محفزات تعتمد على معادن متاحة ورخيصة مثل مثل النحاس والمنجنيز والكوبالت.
جريدة مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية تقارير عن حل فريد تم تطويره في التخنيون؛ هذا هو أسرع نظام من نوعه تم الإبلاغ عنه حتى الآن ويعمل على محفزات معدنية (نحاسية) متاحة بسهولة. قاد البحث البروفيسور جاليا مين، رئيس مختبر الكيمياء الحيوية في كلية شوليش للكيمياء، وطالب الدكتوراه قويلين روان.
قام باحثو التخنيون بتصميم وتطوير نظام تحليل كهربائي متجانس، أي نظام يكون فيه المحفز قابلاً للذوبان في الماء، بحيث تكون جميع مكونات النظام في نفس الوسط. وهو نظام مبتكر وأصلي يعتمد على (1) أيونات النحاس؛ (2) أوليجومير يشبه الببتيد (جزيء صغير) يربط النحاس ويحافظ على استقراره؛ و (3) مركب يسمى بورات يتمثل دوره في الحفاظ على الرقم الهيدروجيني ضمن نطاق محدود. الاكتشاف الرئيسي في هذه الدراسة هو الآلية الفريدة التي اكتشفها الباحثون وأظهروها في الدراسة: يساعد مركب البورات على تثبيت المركز المعدني ويشارك في العملية بحيث يساعد على تحفيزه.
وفي دراسات سابقة، أظهر فريق البحث فعالية استخدام الأوليجومرات الشبيهة بالببتيد في تثبيت الأيونات المعدنية المعرضة للأكسجين - وهو التعرض الذي يمكن أن يؤكسدها في غياب الأوليجومر ويكسر المحفز. الآن أعلن الباحثون عن نجاحهم في إنشاء نظام تحليل كهربائي فعال وسريع للغاية. إنه نظام مستقر يقوم بتفكيك الماء إلى هيدروجين وأكسجين تحت نفس الظروف المرغوبة: فرق جهد منخفض، ودرجة حموضة قريبة من 9 ومحفزات رخيصة. ووفقا للبروفيسور مين، تم تطوير النظام مستوحى من الإنزيمات (المحفزات البيولوجية) التي تستخدم سلسلة الببتيد من البروتين لتثبيت المركز المعدني، كما أنه مستوحى من عمليات الطاقة الطبيعية مثل التمثيل الضوئي، والتي تحركها وحدات تستخدم الطاقة الشمسية ل نقل الإلكترونات والبروتونات.
تم دعم البحث من قبل مؤسسة العلوم الوطنية (ISF) وبرنامج التخنيون الكبير للطاقة.
للمقال في المجلة مجلة سf الجمعية الكيميائية الأمريكية
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
تعليقات 10
ويبدو أن الصينيين سرقوها في اليوم التالي (انظر تاريخ المقال)
أين إسرائيل من بحث إنتاج الهيدروجين من الماء، مقارنة بقوى مثل اليابان وألمانيا، التي تبحث منذ سنوات في مسألة إنتاج الهيدروجين بتكاليف منخفضة. وماذا عن هذه القوى التي تستثمر رؤوس أموال ضخمة حتى لا تعترف بالاختراق الإسرائيلي؟
أشياء جميلة جداً.
ما فائدة هذه العملية؟ هل هي أعلى بكثير من كفاءة العمليات الحالية؟
هل تقلل العملية بشكل كبير من تكلفة المعدات والمواد اللازمة؟
هذه هي الأمور المهمة التي ستحدد هل هذا العمل سيصبح عملية واسعة النطاق يستفيد منها الجمهور أم أنه سيبقى عملاً جميلاً تقرأ عنه أقلية من الناس.
هذا فقط ما كان ينقص، فبدلاً من الاستفادة من طاقات الشمس، ستقوم البشرية بتفكيك المحيطات لتلبية احتياجاتها من الطاقة، حتى تختفي تمامًا.
ثم بدلا من الماء - ستنتقل البشرية إلى شرب الرمال
كان والدي الراحل مشاركًا في تطوير نظام إنتاج الهيدروجين المخصص للسيارات بحيث يمكنها العمل بالمياه فقط، مما يوفر استهلاك الوقود بنسبة 50%. لقد طور طريقة للتحليل الكهربائي أثناء الحركة والتي تنتج بالضبط الكمية المطلوبة للمحرك، ولهذا الغرض طور طريقة فعالة للتحليل الكهربائي، ولكن المبدأ يختلف عما هو موصوف هنا ولكنه يعتمد على معلمة مختلفة عن الإمكانات الكهربائية اختلاف
هناك منشور عن فريق صيني قام بتطوير عملية رخيصة لإنتاج الهيدروجين
https://www.sciencedaily.com/releases/2021/09/210910121225.htm
المشاركة أم النسخ؟
مركب بورات من كازاخستان؟
https://youtu.be/gpQWjvet9o4
سيتطلب إنتاج الهيدروجين دائمًا طاقة أكثر مما سينتجه الهيدروجين. وحتى لو كانت الطاقة طاقة خضراء، فإن الاستخدام المباشر لهذه الطاقة لا يزال أكثر كفاءة من إنتاج الهيدروجين ثم استخدام الهيدروجين. علاوة على ذلك، فإن استخدام الهيدروجين سيسمح باستخدام الطائرات والسفن والشاحنات والجرارات وكذلك نقل الهيدروجين من أماكن الإنتاج من مصادر متجددة وخضراء ورخيصة.
سأكون سعيدًا بالفهم بلغة أكثر فهمًا للشخص العادي،
ما هو الاكتشاف وما هي تكلفة الإنتاج بهذه الطريقة.