تمكن الباحثون من تقسيم جزيء الماء بمساعدة الضوء والجسيمات النانوية

طور باحثون من جامعة هيوستن محفزًا قادرًا على إنتاج الهيدروجين بسرعة من الماء بمساعدة ضوء الشمس. ويمكن أن يساعد الاكتشاف الجديد في تطوير مصدر للطاقة النظيفة والمتجددة.

طور باحثون من جامعة هيوستن محفزًا قادرًا على إنتاج الهيدروجين بسرعة من الماء بمساعدة ضوء الشمس. ويمكن أن يساعد الاكتشاف الجديد في تطوير مصدر للطاقة النظيفة والمتجددة.

يعتمد البحث الجديد، الذي نُشر مؤخرًا في المجلة العلمية Nature Nanotechnology، على استخدام جزيئات أكسيد الكوبالت النانوية القادرة على تقسيم جزيء الماء إلى مكوناته الأساسية، الهيدروجين والأكسجين.

وقال المؤلف الرئيسي للورقة البحثية، وهو أستاذ في قسم الهندسة الكهربائية وهندسة الحاسبات بجامعة هيوستن، جيمنج باو، إن العلماء اكتشفوا في بحثهم محفزًا ضوئيًا جديدًا وأظهروا إمكانات مجال تكنولوجيا النانو لـ تعديل خصائص المواد، على الرغم من أنه لا يزال هناك المزيد من الأبحاث التي يتعين إكمالها.

ويشير الباحث إلى أن التجارب في مجال تجزئة الماء بمساعدة المحفزات الضوئية أجريت منذ سبعينيات القرن الماضي، إلا أن البحث الجديد هو الأول على الإطلاق الذي يستخدم أكسيد الكوبالت والماء العادي المعرضين للضوء المرئي وهو الأول الذي يتم فيه استخدام أكسيد الكوبالت والماء العادي تحت الضوء المرئي. ويتم الحصول على كفاءة تحويل الطاقة دون استخدام محفزات إضافية أو مواد كيميائية أخرى.

قام الباحثون بتحضير الجسيمات النانوية المستخدمة في هذه الدراسة باستخدام طريقتين مختلفتين (الاستئصال بليزر الفيمتو ثانية، والطحن الكروي الميكانيكي) وعلى الرغم من وجود اختلافات عديدة بينهما، إلا أن الباحث الرئيسي يشير إلى أن كلا الطريقتين تعملان بشكل جيد. كما استخدم الباحثون أنواعًا مختلفة من الضوء، بدءًا من شعاع الليزر وحتى الضوء الأبيض. يدعي الباحث الرئيسي أنه من المتوقع أن يحدث التفاعل بشكل صحيح حتى مع ضوء الشمس الطبيعي.

وبمجرد إضافة الجسيمات النانوية إلى الخليط وتعريضها للضوء، تنقسم جزيئات الماء إلى هيدروجين وأكسجين في لحظة. وعلى الرغم من أن التجربة لديها القدرة على أن تكون مصدرًا للوقود المتجدد، إلا أن معدل كفاءة التفاعل من حيث مدخلات الطاقة الشمسية إلى إنتاج الهيدروجين لا يتجاوز خمسة بالمائة، وهو معدل لا يزال منخفضًا جدًا بحيث لا يمكن استخدامه تجاريًا. ويوضح الباحث الرئيسي أن نسبة الكفاءة المناسبة ستكون عند مستوى 10 بالمئة، أي أن 10 بالمئة من الطاقة الشمسية الواصلة إلى الخليط يتم تحويلها في العملية إلى طاقة كيميائية على شكل هيدروجين. ولا يزال هناك عدد من القضايا التي يتعين حلها، بما في ذلك خفض التكاليف وإطالة عمر جزيئات أكسيد الكوبالت النانوية، التي تفقد فعاليتها بعد حوالي ساعة من التفاعل. وقال الباحث الرئيسي: "الجسيمات النانوية تفقد فعاليتها بسرعة كبيرة".

رابط إلى المقال الأصلي