تكنو طاقة أخبار التكنو طاقة أخبار الهيدروجين سلايدر الرئيسية هيدروجين

تقنية ترفع إنتاج الهيدروجين الأخضر 14 ضعفًا بتكلفة أقل

تعتمد على الموجات الصوتية

مي مجدي

2022-12-18

0 1٬892

الباحثة يميما إيرنست تحمل الجهاز الصوتي المستخدم لزيادة إنتاج الهيدروجين الأخضر- الصورة من موقع بي في ماغازين

كشف باحثون أستراليون النقاب عن تقنية جديدة يمكنها إنتاج الهيدروجين الأخضر بتكلفة منخفضة وأكثر كفاءة.

وأعلن الباحثون من المعهد الملكي للتكنولوجيا في ملبورن "آر إم آي تي" أنهم تمكنوا من زيادة إنتاج الوقود النظيف بوساطة الموجات الصوتية، مقارنة بالتقنيات العادية في أثناء التحليل الكهربائي، حسبما نشرت مجلة بي في ماغازين (PV Magazine).

ومن المتوقع أن تكون لهذا الاكتشاف انعكاسات ضخمة على المواد الباهظة والنادرة المستخدمة -حاليًا- في عملية التحليل الكهربائي.

ويُنظر إلى الهيدروجين الأخضر على أنه الحل الأمثل للقطاعات الصناعية التي يصعب خفض انبعاثاتها، ما يُسهم في خفض انبعاثات الكربون، ويساعد في التصدي لأزمة تغير المناخ.

ويُنتج هذا النوع من الهيدروجين عن طريق فصل جزيئات الماء إلى هيدروجين وأكسجين عبر التحليل الكهربائي للماء، باستخدام مصادر الطاقة المتجددة، وفق ما رصدته منصة الطاقة المتخصصة.

تكلفة إنتاج الهيدروجين

اكتشف الباحثون أنه يمكن استخدام الموجات الصوتية لتقسيم الماء وتفكيكه في أثناء التحليل الكهربائي لزيادة إنتاج الهيدروجين بمقدار 14 مرة مقارنة بتقنيات المحلل الكهربائي المعتادة.

وتتطلّب عملية التحليل الكهربائي مرور تيار لتقسيم المياه إلى هيدروجين وأكسجين، وتُنتج هذه العملية الهيدروجين الأخضر، الذي يمثّل نسبة صغيرة جدًا من إنتاج الهيدروجين على مستوى العالم بسبب التكلفة وكمية الطاقة المستخدمة لفصل جزيئات الماء.

ويمكن أن يساعد البحث، الذي نُشر -مؤخرًا- في مجلة "أدفانسد إنرجي ماتريالز"، في خفض تكاليف إنتاج الهيدروجين الأخضر.

وقال الأستاذ المساعد في المعهد، المشرف على فريق الباحثين أمجد رزق، إن التقنية يمكنها التصدي للتحديات الضخمة التي تواجه عملية إنتاج الهيدروجين النظيف.

وأشار إلى أن التكلفة العالية لمواد الأقطاب الكهربائية المستخدمة، مثل البلاتين أو الإيريديوم، تمثّل أحد التحديات الرئيسة للتحليل الكهربائي.

وأضاف: "بفضل استخدام الموجات الصوتية التي تسمح باستخراج الهيدروجين من الماء بسهولة، يمكن الاستغناء عن الحاجة إلى استخدام المواد باهظة الثمن والمسببة للتآكل، مثل البلاتين أو الإيريديوم".

وتابع: "نظرًا إلى أن الماء ليس من الإلكتروليتات المسببة للتآكل، فيمكن استخدام مواد كهربائية أرخص، مثل الفضة".

والإلكتروليت عبارة عن مادة تحتوي على أيونات حرة موصلة للكهرباء.

وتُعد القدرة على استخدام مواد الأقطاب الكهربائية منخفضة التكلفة، وتجنّب استخدام الإلكتروليتات شديدة التآكل من العوامل المحتملة التي قد تغير قواعد اللعبة لخفض تكاليف إنتاج الهيدروجين الأخضر.

مشكلة الفقاعات

أشارت الباحثة ياميما إيرنست إلى أن الموجات الصوتية حالت دون تراكم فقاعات الهيدروجين والأكسجين على الأقطاب الكهربائية، ويساعد ذلك في تسريع عملية التحليل الكهربائي، لأن هذه الفقاعات تمنع اتصال القطب الكهربائي بالماء وتحد من التفاعل.

وقالت الأستاذة بالمعهد الملكي للتكنولوجيا في ملبورن، ليزلي يو، إن الاكتشاف يفتح الباب أمام استخدام التقنية الجديدة في تطبيقات أخرى، لا سيما عندما يمثل تراكم الفقاعات على الأقطاب الكهربائية مشكلة.

وأضافت أن القدرة على منع تراكم الفقاعات على الأقطاب الكهربائية وإزالتها بسرعة من خلال الاهتزازات عالية التردد تمثل تطورًا كبيرًا في توصيل الأقطاب الكهربائية واستقرارها.

وتابعت: "من خلال هذه التقنية، يمكن تحسين كفاءة التحويل ما يؤدي إلى توفير صافي طاقة إيجابي بنسبة 27%".

في الوقت نفسه، قدّم الباحثون طلب براءة اختراع مؤقتًا، لكنهم أقروا بحاجتهم إلى التغلب على التحديات المتعلقة بدمج تقنية الموجات الصوتية مع المحلل الكهربائي الحالي لتوسيع نطاق العمل.

وفي هذا الشأن، قالت يو إن الباحثين حريصون على التعاون مع شركاء الصناعة، لتعزيز التقنية وتطويرها ودمجها في العمليات والأنظمة الحالية.

سوق الهيدروجين

بفضل هذا الاكتشاف، يمكن توفير إمدادات من وقود الهيدروجين الرخيص والنظيف لقطاع النقل والقطاعات الأخرى، وسيُسهم ذلك في خفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.

ويشهد الهيدروجين الأخضر زخمًا غير مسبوق، وباتت الحاجة إلى تسريع تطويره ملحة بالنظر إلى الاضطرابات الجيوسياسية الحالية التي تشكل خطرًا على أمن الطاقة العالمي.

ويخطط الملياردير الأسترالي، مؤسس شركة فورتسكو فيوتشر إندستريس، أندرو فورست، ليصبح أحد المنتجين الرائدين في العالم للهيدروجين الأخضر، ووضع هدفًا طموحًا لإنتاج 15 مليون طن سنويًا بحلول عام 2030.

وكشفت دراسة مشتركة بين الوكالة الدولية للطاقة المتجددة "آيرينا" ومكتب براءات الاختراع الأوروبي أن براءة الاختراع لتقنيات إنتاج الهيدروجين نمت في المتوسط بنسبة 18% سنويًا منذ عام 2005.

وأظهرت نتائج الدراسة أنه منذ عام 2016 تجاوز عدد براءات الاختراع لتقنيات التحليل الكهربائي عدد براءات الاختراع المتعلقة بإنتاج الهيدروجين من المصادر الأحفورية.

وبعد ذلك بعامين، تجاوزت اختراعات المحفزات الكهربائية القائمة على معادن أرخص عدد تلك التي تعتمد على محفزات تقليدية باهظة الثمن.

ويوضح الإنفوغرافيك التالي -الذي أعدّته منصة الطاقة المتخصصة- أنواع الهيدروجين حسب طريقة الإنتاج:

أنوع الهيدروجين