قد يأتي مفتاح الاقتصاد المعتمد على الهيدروجين من معدن بسيط للغاية، والذي يظهر كنقطة سوداء على الصخور
توصل فريق بحث دولي من العلماء، بقيادة باحثين من جامعة موناش في أستراليا، إلى أن مفتاح الاقتصاد المعتمد على الهيدروجين قد يأتي من معدن بسيط للغاية، يظهر كنقطة سوداء على الصخور.
ونشرت نتائج البحث في المجلة العلمية Nature Chemistry. وأوضح البروفيسور ليوني سبيتشيا من كلية الكيمياء بجامعة موناش في أستراليا أن هدف الباحثين في هذا المجال هو تطوير طريقة رخيصة وفعالة لتقسيم جزيء الماء، بمساعدة ضوء الشمس، إلى مكوناته الأساسية الأكسجين والهيدروجين. وهو اكتشاف قد يؤدي إلى إنتاج الهيدروجين كوقود نظيف وتطوير حلول طويلة الأمد لأزمة الطاقة.
ومن أجل تحقيق هذا الهدف، اختبر الباحثون محفزات معقدة مصممة لتقليد المحفزات التي تستخدمها النباتات لتقسيم الماء بمساعدة ضوء الشمس. ومع ذلك، يظهر البحث الجديد أنه قد يكون هناك بديل أبسط بكثير لذلك.
ويوضح قائلا: "الجزء الأكثر صعوبة في تحويل الماء إلى وقود هو تقسيم الماء إلى أكسجين وهيدروجين، ولكن يبدو أن فريق البحث اكتشف العملية المناسبة، مع تطوير خلية لفصل الماء تحتوي على عامل محفز يعتمد على معدن المنغنيز". الباحث.
"اتضح أن معدن البرنيسايت (المصطلح في ويكيبيديا) هو المفتاح لهذا. على غرار العناصر الأخرى الموجودة في وسط الجدول الدوري، يمكن أن يتواجد المنغنيز في عدة حالات أكسدة. عندما يتم تطبيق جهد كهربائي في الخلية، يحدث انشطار الماء إلى هيدروجين وأكسجين، وعندما فحص الباحثون المحفز بعناية أثناء نشاطه بمساعدة الطرق الطيفية المتقدمة، وجدوا أنه يتحلل إلى مادة أبسط تعرف باسم بيرنيسايت. والمعروفة لدى الجيولوجيين بالبقعة السوداء التي تظهر على العديد من الصخور."
ينتقل المنغنيز الموجود في المحفز بين حالتي الأكسدة. أولاً، يتم تطبيق جهد كهربائي يؤدي إلى أكسدة المنغنيز من حالة الأكسدة II إلى حالة الأكسدة IV في المعدن. ثم، عند تعرضه لأشعة الشمس، يعود المعدن إلى حالة أكسدة المنغنيز-II. وهذه العملية الدورية مسؤولة عن أكسدة الماء مما ينتج عنه الحصول على غاز الأكسجين والبروتونات والإلكترونات.
يقول أحد الباحثين: "قد توفر هذه الدراسة رؤى مهمة حول تطور المحفز الطبيعي لفصل الماء الموجود في جميع النباتات التي تستخدم معدن المنغنيز لهذا الغرض". "لقد بذل العلماء الكثير من الجهد لتطوير جزيئات منغنيز معقدة للغاية لتقليد نشاط النباتات، ولكن اتضح أن المادة الشائعة الموجودة على الأرض هي مادة فعالة بما يكفي لأداء هذه المهمة".
يتضمن التفاعل خطوتين. أولاً، تتم أكسدة جزيئين من الماء للحصول على جزيء واحد من غاز الأكسجين (O2)، وأربع نوى هيدروجين موجبة الشحنة (بروتونات)، وأربعة إلكترونات. وفي الخطوة الثانية، تتحد البروتونات والإلكترونات معًا لتكوين جزيئين من غاز الهيدروجين (H2).
ويأمل الباحثون أن تؤدي النتائج التي توصلوا إليها في النهاية إلى تطوير أجهزة رخيصة تنتج الهيدروجين النظيف.
تعليقات 6
ولا يبدو أن نقل الماء سيكون وسيلة جيدة لنقل الهيدروجين لاحتياجات الطاقة، لأن تفكيك الماء واستخلاص الهيدروجين منه من شأنه أن يستهلك كمية من الطاقة أكبر مما يمكن إنتاجه عن طريق "حرق" الهيدروجين.
لذلك سيكون دائمًا أكثر كفاءة في استخدام الطاقة التي استخدمناها لتكسير الماء مباشرة.
شخص آخر تماما:
ليس بالضرورة، نظرا لوجود إمكانات طاقة مماثلة بما فيه الكفاية من الهيدروجين الناتج من لتر من الماء إلى لتر من الوقود وخلية انشطارية صغيرة بما فيه الكفاية... فإن أبسط طريقة لنقل الهيدروجين هي... نقل الماء
والعالم كله متصل بشبكة ما يسمى بـ "خطوط الأنابيب" لنقل المياه ف:
الآن فيما يتعلق بما إذا كانت هذه الإمكانات موجودة - ليس لدي أي فكرة... أتمنى ذلك... أنا متأكد من أن مايكل يعرف D:
المشاكل المتعلقة بـ "اقتصاد الهيدروجين" تكمن أساسًا في نقل وتخزين الهيدروجين
الهيدروجين، وهي غير اقتصادية على الإطلاق. طالما أنهم لم يحلوا
وتتمثل هذه المشاكل في أن استخدام الهيدروجين سيكون دائمًا محدودًا للغاية
أطلق عليه اسم "الاقتصاد" - وعلى الأكثر سيتم استخدامه للتراكم
الطاقة في محطات الإنتاج تعتمد على الطاقة المتجددة.
حياة،
ومن أجل إنتاج المياه بهذه الطريقة، فأنت بحاجة إلى الهيدروجين، فإنتاج الهيدروجين اليوم مكلف للغاية بحيث لا يمكن أن تكون هذه العملية اقتصادية (أو بيئية) مقارنة بتحلية المياه.
بالإضافة إلى ذلك، يمتلك الهيدروجين خاصية الانفجار البغيضة.
أما بالنسبة لخلايا الوقود، فسيكون هذا الحل رائعًا حقًا إذا تمكنوا أيضًا من تثبيت الكربون بالتزامن مع هذه العملية (مثلما تفعل النباتات).
ومن الممكن بنفس القدر الجمع بين الهيدروجين والأكسجين والحصول على الماء. لماذا لا نفعل ذلك لحل أزمة المياه في إسرائيل والعالم بشكل نهائي؟
جميلة ومثيرة للاهتمام، ولكنها تذكرنا أيضًا بدراسات عمرها عشرين عامًا تتحدث عن مجال مشابه وقريب. اللاعب معروف ومعروف منذ سنوات طويلة، والاقتران بالضوء معروف أيضاً.. في الوقت الحالي لا نرى رؤية اقتصادية في الأفق. أتمنى أن نتمكن في حياتنا من فهم المعقد الذي يسبب تكوين الأكسجين في البلاستيدات الخضراء.