قد تكون الماسات النانوية صغيرة الحجم، لكنها يمكن أن تساعد في حل واحدة من أكبر المشاكل التي تواجه البشرية اليوم: تغير المناخ
[ترجمة د. موشيه نحماني]
الهيدروجين، وهو الوقود الذي يحترق بالطريقة النظيفة، لا يترك شيئا بعد استهلاكه كوقود، باستثناء الماء، ولذلك تتعامل العديد من الدول مع الهيدروجين كوسيلة فعالة لإنتاج الطاقة في المستقبل، لكن التحول إلى اقتصاد الهيدروجين يتطلب إنتاج الهيدروجين سيكون أكثر اقتصادا وأرخص بكثير مما هو عليه اليوم.
وفي دراسة نشرت منذ فترة طويلة في المجلة العلمية الطاقة الطبيعة يصف باحثون من جامعة كيوتو في اليابان كيف يمكن للأغشية المعززة بالألماس النانوي والمبنية على مواد مركبة أن تنقي الهيدروجين من مخاليطه الرطبة، وهي طريقة تجعل إنتاج الهيدروجين أكثر كفاءة وفعالية من حيث التكلفة. يقول البروفيسور إيسان سيفانيا، الذي قاد فريق البحث: "هناك عدة طرق لإنتاج الهيدروجين، لكن الهيدروجين عادة ما يأتي كمكون في الخلائط الرطبة، لذا فإن تنقيته تمثل تحديا". "تعمل تقنيات الأغشية على تمكين عمليات الفصل الموفرة للطاقة والفعالة من حيث التكلفة. ومع ذلك، نحن بحاجة إلى استخدام المواد الغشائية المناسبة لتمكينها من العمل بشكل صحيح".
يمكن استخدام أكسيد الجرافين (GO)، وهو أحد مشتقات الجرافيت القابلة للذوبان في الماء، لإنتاج غشاء لتنقية الهيدروجين. وتمر جزيئات غاز الهيدروجين بسهولة عبر هذه الأغشية، بينما تعلق الجزيئات الأكبر حجمًا في مسام الغشاء. غالبًا ما يتم فصل الهيدروجين عن المخاليط التي تحتوي على ثاني أكسيد الكربون والأكسجين في الغلاف الجوي تحت ظروف شديدة الرطوبة. تتميز صفائح أكسيد الجرافين بشحنة سالبة، لذلك تتنافر جزيئاتها مع بعضها البعض. عند تعرضها للرطوبة، تتنافر الصفائح سالبة الشحنة مع بعضها البعض بشكل أكبر، مما يسمح لجزيئات الماء بالتراكم في الفجوات بين الصفائح ويجعل الغشاء بأكمله قابلاً للذوبان في الماء.
ويوضح أحد الباحثين أن إضافة الماس النانوي إلى صفائح أكسيد الجرافين يحل مشكلة الانفصال بسبب الرطوبة. "يمكن للألماس النانوي المشحون بشكل إيجابي القضاء على التنافر الناتج عن سلبية الغشاء، وهي حقيقة تجعل صفائح أكسيد الجرافين أكثر كثافة وأكثر طاردة للماء." وكجزء من بحثنا، تمكنا من استخدام الماس النانوي بأحجام ووظائف محددة جيدًا، والألماس النانوي الذي بدونه لم يكن من الممكن إجراء البحث بأكمله". "المهم هو أن أحد شركائنا لديه تقنية حاصلة على براءة اختراع تمكن من إنتاج الماس النانوي بتكلفة معقولة في المستقبل القريب."
يوضح الباحث الرئيسي أن الماس النانوي له العديد من التطبيقات الممكنة بخلاف إنتاج الهيدروجين. يعد التحكم في الرطوبة أيضًا إجراءً أساسيًا في العديد من المجالات الأخرى، بما في ذلك إنتاج الأدوية وأشباه الموصلات والبطاريات المعتمدة على أيون الليثيوم. كما يمكن لتقنية الأغشية أن تؤدي إلى طفرة في مجال تكييف الهواء عن طريق إزالة الرطوبة بشكل فعال، وذلك لأن كمية كبيرة من الكهرباء المستهلكة في مكيفات الهواء تستخدم بشكل عام لإزالة الرطوبة، مع خلق كمية أكبر من ثاني أكسيد الكربون، وهو ما يشكل دفيئة الغاز الذي يساهم في ظاهرة الاحتباس الحراري.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
תגובה אחת
عام جدًا الجزء المثير للاهتمام من هذه المقالات هو مدى عظمة الكفاءة. لا تحتاج إلى ترجمة المقالة في مجلة Nature واحدة تلو الأخرى، ولكن يمكنك إضافة المزيد من المعلومات التقنية. وهذا ما يهتم به معظم القراء. احصل على فهم أكبر للآلية وإذا كان هناك عنصر اقتصادي - كما هو الحال عادةً - فاحصل على المعلومات. إنه أمر مثير للاهتمام. يمكن للعالم أن يجعل الأمر أكثر إثارة للاهتمام بسهولة.