جزئيات النانو تفتح الأبواب أمام طاقة جديدة بديلة

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
تُظهر الصورة خروج فقاعات غاز الهيدروجين من فوسفيد النيكل.


سيكون تصنيع تقنيات الطاقة النقية بتكاليف أرخص ممكناً بفضل اكتشاف جديد لفريق بحث بقيادة ريمون شاك، أستاذ الكيمياء بجامعة ولاية بنسلفانيا. وجد أعضاء فريق البحث أن تفاعل كيميائي مهم يولد الهيدروجين من الماء يحفز بواسطة جزيئات نانو (متناهية الصّغر) تتكون من النيكل والفوسفور، وهما عنصران رخيصان ويتواجدان بوفرة.

أوضح شاك أنّ هدف جزيئات فوسفيد النيكل النانوية أن تساعد في انتاج الهيدروجين من الماء، وهي العملية الضرورية للعديد من تكنولوجيات انتاج الطّاقة بما يشمل خلايا الوقود والخلايا الشمسية. فقال شاك : “إنّ الماء وقود مثالي لأنّه رخيص ووفير ولكنّا بحاجة إلى أنّ نكون قادرين على استخلاص الهيدروجين منه”. فالهيدروجين يحتوى على كثافة عالية من الطاقة، كذلك هو ناقل جيد للطاقة، ولكنّ عملية الحصول عليه تحتاح إلى طاقة. فيبحث العلماء عن طريقة لتنشيط التفاعلات الكيميائية عن طريق حفّاز غير مكلف لجعل العملية عملية. وأشار شاك أنّه يمكن أنجاز هذا عن طريق البلاتين، ولكن بسبب ندرة البلاتين وكلفته، فإن شاك وفريقه يبحثون عن مواد بديلة. وأضاف شاك: “هناك بعض التوقعات بأن فوسفيد النيكل يمكن أن يكون خياراً جيداً، فنحن عمل على جزيئات فوسفيد النيكل منذ عدة سنوات. وقد تبيّن أنّها فعّالة في إنتاج الهيدروجين، وقابلة للمقارنة مع أفضل بدائل البلاتين”.

ولإنشاء جزيئات فوسفيد النيكل، بدأ أعضاء الفريق باستخدام الأملاح المعدنية المتوفرة تجارياً، وحلّوا هذه الأملاح في مذيبات، وأضافوا لها مكونات كيميائية أخرى، وسخنوا المحلول للسماح للجزيئات النانوية بالتّشكل. وقد تمكن الباحثون من انتاج جزيئات نانوية شبه كروية (ليست كروية بشكل تام) وإنّما لها العديد من الحواف المسطحة والمكشوفة. وقد أوضح شاك قائلاً: “شكلت الأجزاء النانوية الصغيرة مساحة سحطية كبيرة، وشكلت الحواف المكشوفة مواقعَ لتحفيز التفاعلات الكيميائية التّي تنتج الهيدروجين.”

قام باحثون من فريق مؤسسة كالفورنيا للتكنولوجيا بقيادة بروفسور الكيمياء ناثان لويس بالخطوة التّالية، وهي فحص أداء جزيئات النانو في تحفيّز التّفاعلات الكيميائية. حيث أجروا عمليات الفحص عن طريق وضع جزيئات النانو على سطح رقاقة تيتانيوم ووضعوا هذه الورقة في مذيب من حمض الكبريتيك. وبعدها قاموا بتمرير جهد كهربائي وقاسوا التيار المنتج. ووجدوا أنّ التّفاعلات لم تجري كما أمِلوا فحسب، وإنّما تم ذلك بدرجة عالية من الكفاءة. وأضاف شاك: ” إنّ تكنولوجيا النانو قد فتحت الباب لطاقة رخيصة ونظيفة وفي نفس الوقت فعّالة ومفيدة. والهدف الحالي هو مواصلة تحسين أداء جزيئات النانو لفهم الطريقة التّي تحكم آدائها. ويؤمن فريقنا بأنّ نجاحنا مع فوسفيد النيكل سيمهد الطريق أمام اكتشاف محفزاتٍ جديدة من مواد الأرض الوافرة. فيمكن أن تؤدي رؤى هذا الإكتشاف إلى محفزات أفضل في المستقبل.”

وقدّ شارك باحثون آخرون بجانب شاك ولويس في هذه الدّراسة، ومنهم: إريك بوبتشن، وكارلوس رييد، وآدم بياكي، وأليكس ويلتروت من ولاية بنسلفانيا. وجيمس ميكون من مؤسسة كالفورنيا للتكنولوجيا. وتم تمويل البحث من قبل مؤسسة العلوم الوطنية الأميركية ووزارة الطاقة الأميركية. وقد قدّم الفريق طلب براءة إختراع.

ستنشر نتائج البحث في مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية.

موضوع مميز

أبدعت ودمت مبدعا   

جزاك الله كل خير