قد يكون الهيدروجين أحد أهم أنواع الوقود في المستقبل. ومن الأفضل أن يتم الحصول عليه من تحلل الماء بدلاً من الزيت. ومع ذلك، فإن التحليل الكهربائي للمياه هو عملية تتطلب الكثير من الطاقة وتجعلها مكلفة وغير فعالة إذا كانت الكهرباء اللازمة لتشغيلها تأتي من حرق الوقود الأحفوري. يعد التحلل الضوئي، وهو تحليل الماء باستخدام الضوء، عملية استبدال واعدة جدًا
لقد طور فريق من الباحثين الأستراليين والأمريكيين الآن محفزًا يحفز بشكل فعال النصف الأساسي من هذا التفاعل، وهو الأكسدة الضوئية للماء. وكما ورد في مجلة Angewandte Chemie، فإن جوهر المحفز الجديد هو اتحاد يحتوي على عنصر المنغنيز، الذي يحاكي الموجود في الكائنات الحية التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي.
التحليل الكهربائي هو العملية العكسية التي تحدث في البطارية: أي أن الطاقة الكهربائية تتحول إلى طاقة كيميائية. يتكون التحليل الكهربائي للماء من تفاعلين نصفيين: عند الكاثود، يتم إعادة تدوير البروتونات إلى هيدروجين، بينما عند الأنود تنتج أكسدة الماء الأكسجين. وكان هدف الباحثين هو استخدام ضوء الشمس لتنشيط هذه العملية النشطة. ولكي ينجح هذا الأمر لا بد من الجمع بين الخلايا الشمسية الحديثة التي تستخدم طاقة الشمس مع محفزات ضوئية فعالة لأكسدة الماء واختزال البروتونات للحصول على غاز الهيدروجين.
إن أكبر عقبة كان لا بد من تجاوزها للحصول على التحلل الضوئي للماء، حتى الآن، هي العثور على محفز فعال يعمل على أكسدة الماء. في الواقع، فإن المحفز الأكثر شهرة، والذي يعمل على أكسدة الماء بكفاءة أكبر استجابة للإشعاع الضوئي، هو إنزيم في نظام التمثيل الضوئي للكائنات الحية والذي يحتوي على المنغنيز.
استخدم الباحثون هذا الإنزيم بالضبط كنموذج لأبحاثهم - المحفز عبارة عن اتحاد أوكسو-منغنيز ذو قلب مكعب يتضمن أربع ذرات منغنيز وأربع ذرات أكسجين مغطاة بمركبات الفوسفور الثانوية. يتم إنشاء الشكل الحفاز النشط عندما تتسبب الطاقة الضوئية في إطلاق أحد هذه المركبات من البنية المترافقة.
ومع ذلك، فإن مرافقة المنغنيز غير قابلة للذوبان في الماء. وتغلب الباحثون على هذه المشكلة عن طريق طلاء أحد الأقطاب الكهربائية بطبقة رقيقة من مادة نافيون. عند وضعه داخل القنوات المائية لهذا الغشاء، يكون المحفز مستقرًا ويتصل بقطرات الماء. يؤدي التشعيع بالضوء المرئي، عند تطبيق تيار 1.2 فولت، إلى أكسدة كهربائية فعالة للمياه.
يمكن أن تتصل نصف الخلية الأنودية بسهولة بنصف الخلية الكاثودية الحفزية التي تنتج الهيدروجين. سينتج عن هذا المزيج خلية كهروكيميائية ضوئية يمكنها إنتاج الهيدروجين والأكسجين النقي من الماء وأشعة الشمس.
تعليقات 9
ويمكن حل مشكلة الليل جزئياً، في المناطق المتطورة من حيث البنية التحتية، عن طريق تدفق الكهرباء من الأماكن المضاءة إلى الأماكن غير المضاءة مع الاستفادة من الشبكات الموجودة، ومن الممكن تدفق الكهرباء من الشرق إلى الغرب وبالعكس.
خلال النهار، تكون جميع الشركات مفتوحة، وليس فقط المصانع، وتعمل مكيفات الهواء أيضًا بجد، لذا فإن الحل أثناء النهار هو أيضًا حل عملي تمامًا.
المشكلة الرئيسية لا تكمن في ساعات الليل، بل في ساعات المساء عندما لا يكون هناك شمس ولكن ليس هناك الكثير من النشاط (التكنولوجيا العالية، مراكز التسوق).
يتم اليوم تطوير طرق مختلفة لتخزين الطاقة الشمسية خلال ساعات النهار من خلال الاستفادة منها خلال ساعات الظلام، ويبدو لي أنه كان هناك مقال أو نقاش حول هذا الموضوع في العلوم منذ وقت ليس ببعيد.
وفي غضون سنوات قليلة، عندما تتقدم تكنولوجيا استخدام الطاقة الشمسية بدرجة كافية، سيتم استخدامها لإنتاج معظم الطاقة المطلوبة.
أنا لا أحتقر الاندماج البارد، ولكن الإشارة إليه باعتباره "الطريق الصحيح" عندما لا يكون من المعروف على الإطلاق ما إذا كان من الممكن القيام به وكيف يبدو لي هو أمر متسرع، على أقل تقدير.
الفكرة هنا تصف بالضبط... تخزين الطاقة. حقيقة أنه (بدون مساعدة الأقمار الصناعية) لا يمكن استخدام ضوء الشمس إلا لمدة نصف اليوم لا يعني أنه من غير الممكن إنتاج طاقة كافية ليوم كامل.
الاندماج البارد هو الاتجاه الصحيح لتوليد الطاقة
يثبت فقط أن التطور هو أحد أقوى أدوات الكفاءة التكنولوجية اليوم
إلى شعبي:
إن الاعتماد على ضوء الشمس لإنتاج الطاقة ليس هو الحل الأفضل لسبب بسيط - فالشمس غير متوفرة طوال اليوم وبالتالي فإن تخزين الطاقة ضروري - مما يقلل بشكل كبير من كفاءة مثل هذا النظام.
في رأيي الحل المفضل هو "الشمس الخاصة" كمصدر للطاقة 🙂 المعروف أيضًا باسم الاندماج البارد
سينتج مثل هذا النظام الكثير من الطاقة وليس هناك حاجة لتخزين الوقود / الطاقة
ولسوء الحظ، منذ الفشل الأخير في هذا الموضوع، انخفض الاستثمار في الأبحاث في هذا الاتجاه، ولكن آمل أن تمحى الذاكرة المريرة وأن يعودوا إلى الاستثمار في هذا الاتجاه.
حسنًا.. أنت ترى الاتجاه الصحيح.. وليس هناك شيء ليس له حل.
هوجين: باسم "عامي" الأصلي.
حسنًا...سنعيش ونرى.
هل آلية إطلاق الماء إلى الأكسجين واضحة ومعروفة كما يمكن فهمها من هذا المقال؟ هل هذه العملية مفهومة تماما بالنسبة لنا؟ إذا كان الأمر كذلك، متى سنكتشف ذلك؟
والسؤال الآخر هو، هل من الممكن أن نجعل من هذا نوعًا من البيربتوم الرائد حيث سيزود النظام نفسه أيضًا بالتيار الكهربائي اللازم وفي نفس الوقت يحصد الهيدروجين.
في الواقع، اليوم الذي نعرف فيه كيفية تحويل الماء إلى طاقة باستخدام ضوء الشمس، ستختفي جميع مشاكل الطاقة لدينا تمامًا. ولكن بعد ذلك، بالطبع، ستأتي مشاكل مختلفة تمامًا.
تحيات أصدقاء،
عامي بشار