بتكلفة منخفضة.. تقنية حديثة تستخدم الضوء في توليد وقود الهيدروجين

طور باحثون من "جامعة برينستون" الأمريكية، تقنية جديدة منخفضة التكاليف لإنتاج الوقود الهيدروجيني النظيف من انبعاثات الكربون، باستخدام الحديد والنحاس وضوء "ليد".

واستخدم الباحثون حوسبة متقدمة وتجارب مخبرية لتطوير تقنية نانوية تفصل ذرات الهيدروجين عن الأمونيا السائلة، ما يقلل تكلفة استخدام الطاقة واستهلاكها.

وأشار الباحثون في دراستهم المنشورة في مجلة "ساينس" العلمية، إلى أنهم استخدموا نوعًا من الضوء البسيط، يعمل بتقنية "ليد" لفصل جزيئات الأمونيا دون الحاجة لاستخدام درجات حرارة مرتفعة، أو عناصر مرتفعة التكلفة تحتاجها عادة الطرق المشابهة.

ويمكن للتقنية الجديدة أن تفسح المجال أمام الاستخدام الأمثل للوقود الهيدروجيني في الحصول على طاقة نظيفة منعدمة الانبعاثات الكربونية، لا تؤثر سلبيًّا على البيئة.

وقالت الأستاذة الدكتورة نعومي هالاس، المشاركة في الدراسة "نسمع كثيرًا عن فائدة الوقود الهيدروجيني، ولكن تقف عوائق عديدة في وجه استثماره؛ مثل التكلفة المرتفعة لضغطه بهدف النقل، وصعوبة تخزينه لفترات طويلة".

وأضافت "استطعنا تجاوز هذه العوائق من خلال تطوير تقنية لإنتاج الهيدروجين وفق الطلب، من خلال استخراجه من مادة الأمونيا الغنية بالهيدروجين، وباستخدام مواد متوفرة"؛ وفقًا لموقع "تك إكسبلور".

ونظرًا لصعوبة تخزين الهيدروجين، اعتمد الباحثون على مادة الأمونيا الغنية بالهيدروجين، المؤلفة من 3 ذرات هيدروجين وذرة نيتروجين، وخلافًا للهيدروجين الصرف، فإن الأمونيا السائلة قابلة للتخزين والنقل بواسطة تقنيات معروفة.

وقال الأستاذ الدكتور بيتر نوردلاندر، المشارك في الدراسة "يتيح اكتشافنا الجديد إمكانية إنتاج الهيدروجين محليًّا، خارج محطات الإنتاج المركزية الضخمة".

ويحتاج فصل الأمونيا لاستخراج الهيدروجين استخدام درجات حرارة عالية جدًّا لتحفيز التفاعل الكيميائي، تفوق 400 درجة مئوية في العادة؛ ما يتطلب أجهزة خاصة وطاقة مرتفعة واستخدام مواد محفزة للتفاعل.

وطور الباحثون التقنية السابقة لتعتمد على مواد نانوية تحفز التفاعل من خلال مواد متوفرة بكثرة، مثل: الحديد والنحاس؛ ما يجعل التقنية الجديدة اقتصادية أكثر.

ونجح الباحثون أيضًا في تقليل استهلاك الطاقة الحرارية لفصل الهيدروجين عن الأمونيا، من خلال استخدام الضوء لكسر الروابط الكيميائية.

وتعاون الباحثون مع جامعة "رايس" الأمريكية لإجراء اختبارات على البنى الهيكلة المعدنية التي تتحكم بالضوء وكثافته، وأثبتت التجارب قدرة الضوء على فصل الهيدروجين في حرارة الغرفة.

ويسعى الباحثون إلى تخفيض التكلفة والانبعاث الكربوني من إنتاج الأمونيا المعتمد على الوقود الأحفوري؛ ما يسمح بتحويل إنتاجها إلى عملية خضراء تجعل إنتاج الهيدروجين نظيفًا بالكامل.