طريقة مبتكرة لإنتاج الهيدروجين بالألومنيوم والكافيين (فيديو)

دينا قدري

2024-08-21

0 512

توصل باحثون إلى طريقة مبتكرة ومستدامة لإنتاج الهيدروجين، في ظل الجهود المستمرة لتعزيز إمدادات الطاقة النظيفة، بعيدًا عن الوقود الأحفوري.

ووفق التحديثات التقنية لدى منصة الطاقة المتخصصة (مقرّها واشنطن)، وجد الباحثون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا مصدرًا مستدامًا لتوليد الهيدروجين الأخضر باستعمال الألومنيوم ومياه البحر المتوفرة بكثرة.

ووجد الباحثون أنه عند استعمال الألومنيوم المستعاد من علب الصودا في شكله النقي وخلطه بمياه البحر، فإن المحلول يغلي ويُنتج الهيدروجين بشكل طبيعي، وهو غاز يُمكن استعماله لاحقًا لتشغيل محرك أو خلية وقود دون توليد انبعاثات كربونية.

وفي ظل بطء هذا التفاعل، توصّل الباحثون إلى إمكان تسريع التفاعل البسيط بإضافة منبّه شائع، وهو الكافيين، بعد أن ألقوا -بمحض الصدفة- بعض بقايا القهوة في الخليط.

الأساليب المستدامة لإنتاج الهيدروجين

بينما يستمر البحث في الأساليب المستدامة لإنتاج الهيدروجين، بحث فريق في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا عن طرق لتزويد المركبات بالهيدروجين دون حمل الغاز شديد التقلب.

وبحسب بيان حصلت عليه منصة الطاقة المتخصصة، وجد فريق معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا حلًا في الألومنيوم، وهو مادة أخرى متوفرة بكثرة تتفاعل مع الماء لإنتاج الهيدروجين والحرارة.

ومع ذلك، لا يمكن للألومنيوم القيام بذلك إلّا في شكله النقي؛ إذ يتفاعل المعدن -أيضًا- على الفور مع الأكسجين في الهواء لتشكيل طبقة أكسيد رقيقة تعمل بوصفها حاجزًا لتفاعل إنتاج الهيدروجين.

في عملهم السابق، وجد فريق البحث أن معالجة حبيبات الألومنيوم بسبيكة من المعادن النادرة والمكلفة -الغاليوم والإنديوم-تعمل بوصفها منشطًا لإزالة طبقة الأكسيد والسماح للألومنيوم بالتفاعل مع الماء.

طريقة مبتكرة لإنتاج الهيدروجين — تجارب إنتاج الهيدروجين - الصورة من الموقع الرسمي لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا

عندما يُشَغَّل التفاعل بالماء منزوع الأيونات، يُمكن لغرام واحد من حبيبات الألومنيوم أن يولّد 1.3 لترًا من الهيدروجين في 5 دقائق فقط.

ومع ذلك، كان الباحثون مهتمين باستعادة سبيكة المعدن لإعادة استعمالها.

ويُعدّ ماء البحر محلولًا أيونيًا غير مكلف ومتوفرًا بكثرة، لأنه يمنع سبيكة المعدن من التفاعل مع الماء، ما يؤدي إلى ترسّبها خارج المحلول وتسهيل استعادتها.

ومع ذلك، فإن ماء البحر له تأثير مماثل في حبيبات الألومنيوم، ويُبطئ إنتاج الهيدروجين.

طريقة مبتكرة لإنتاج الهيدروجين

لحلّ تحدي تسريع إنتاج الهيدروجين في مياه البحر، استعمل باحثو معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا مكونات مختلفة، تقليدية وغير تقليدية، في البحث العلمي.

وقال طالب الدكتوراه في قسم الهندسة الميكانيكية بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، علي كومبارغي، الذي شارك في العمل: "كنا نلعب ببعض الأشياء في المطبخ، ووجدنا أنه عندما أضفنا بقايا القهوة إلى ماء البحر وأسقطنا حبيبات الألومنيوم، كان التفاعل سريعًا جدًا مقارنة بمياه البحر فقط".

لفهم ما قد يسرّع التفاعل، اتصل فريق البحث بقسم الكيمياء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، الذي اقترح أن الإيميدازول -وهو مكون نشط في الكافيين- قد يكون مسؤولًا.

يُمكن للبنية الجزيئية للمادة الكيميائية اختراق الألومنيوم، لكنها تترك معالجة سبيكة المعدن سليمة حتى يتمكن التفاعل من الاستمرار.

ويستعرض الفيديو التالي تجارب الباحثين في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا لإنتاج الهيدروجين:

مع جميع المكونات اللازمة لتشغيل مفاعل هيدروجين مستدام، يخطط باحثو معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا لاختبار التكنولوجيا في المركبات البحرية وتحت الماء.

إذ ستحمل السفينة إمدادًا من حبيبات الألومنيوم (المعاد تدويرها من علب الصودا القديمة ومنتجات الألومنيوم الأخرى)، إلى جانب كمية صغيرة من الغاليوم والإنديوم والكافيين.

ويُمكن توجيه هذه المكونات دوريًا إلى المفاعل، جنبًا إلى جنب مع بعض مياه البحر المحيطة، لإنتاج الهيدروجين عند الطلب، ويُمكنه بعد ذلك أن يغذّي محركًا على متن السفينة لتشغيل محرك، أو توليد الكهرباء لتشغيل السفينة.

ووفقًا لحساباتهم، يمكن لـ40 رطلًا من حبيبات الألومنيوم تشغيل طائرة شراعية صغيرة تحت الماء لمدّة 30 يومًا تقريبًا.

وأضاف كومبارغي: "الجزء التالي هو معرفة كيفية استعمال هذا للشاحنات والقطارات، وربما الطائرات.. ربما، بدلًا من الاضطرار إلى حمل الماء أيضًا، يمكننا استخراج الماء من الرطوبة المحيطة لإنتاج الهيدروجين".

موضوعات متعلقة..

اقرأ أيضًا..