إنتاج الهيدروجين باستعمال "الميكروويف".. تقنية تظهر لأول مرة
دينا قدري
طوّر علماء تقنية رائدة تعالج القيود الرئيسة في إنتاج الهيدروجين النظيف، بوساطة موجات الميكروويف أو الموجات الدقيقة، في وقت أسرع من الطرق التقليدية.
ووفق بيان صحفي حصلت عليه منصة الطاقة المتخصصة (مقرّها واشنطن)، نجح فريق متعدد التخصصات بجامعة بوهانغ للعلوم والتكنولوجيا (POSTECH) بكوريا الجنوبية، في توضيح الآلية الأساسية لهذه العملية المبتكرة.
وأكد العلماء أن تقنيات إنتاج الهيدروجين الحالية تواجه حواجز كبيرة، ومن ثم، تمثّل نتائجهم خطوة تحويلية في السعي وراء الطاقة المستدامة.
وحصلت الدراسة على دعم من برنامج العلوم والتكنولوجيا المبتكرة التابع لمؤسسة سيركل (Circle)، وبرنامج الباحثين التابع لوزارة العلوم وتكنولوجيا المعلومات والاتصالات بكوريا الجنوبية، ومعهد أبحاث العلوم الأساسية التابع لجامعة بوهانغ للعلوم والتكنولوجيا، ووزارة التجارة والصناعة والطاقة.
إنتاج الهيدروجين بالميكروويف
تتطلب الطرق الكيميائية الحرارية التقليدية لإنتاج الهيدروجين، التي تعتمد على أكسدة واختزال أكاسيد المعادن، درجات حرارة عالية للغاية تصل إلى 1500 درجة مئوية.
هذه الطرق ليست فقط كثيفة الطاقة ومكلفة، ولكنها أيضًا صعبة التوسع، ما يحدّ من تطبيقها العملي، وفقًا للباحثين.
لمعالجة هذه التحديات، اختار العلماء طاقة "الموجات الدقيقة"، المصدر نفسه المستعمل في أفران الميكروويف المنزلية.
وبينما ترتبط الموجات الدقيقة عادةً بتسخين الطعام، فإنها يُمكن أن تدفع التفاعلات الكيميائية بكفاءة أيضًا، وفق ما جاء في الدراسة التي نُشرت في مجلة ماتريالز كيمستري (Journal of Materials Chemistry).
وأثبت العلماء أن طاقة الميكروويف يُمكن أن تخفض درجة حرارة الاختزال لأكسيد السيريوم الرباعي (CeO2) المضاف إليه الغادولينيوم -وهي مادة مرجعية لإنتاج الهيدروجين- إلى أقل من 600 درجة مئوية، ما يقلل من متطلبات درجة الحرارة بأكثر من 60%.
ومن المثير للدهشة أن طاقة الميكروويف تحلّ محلّ 75% من الطاقة الحرارية اللازمة للتفاعل، وهو تقدُّم كبير في إنتاج الهيدروجين المستدام، بحسب البيان الذي اطّلعت عليه منصة الطاقة المتخصصة.
وقال البروفيسور هيونغيو جين من جامعة بوهانغ للعلوم والتكنولوجيا: "هذا البحث لديه القدرة على إحداث ثورة في الجدوى التجارية لتقنيات إنتاج الهيدروجين الحرارية الكيميائية، كما سيمهّد الطريق لتطوير مواد جديدة محسّنة للعمليات الكيميائية التي تعمل بالميكروويف".
وتابع: "إن تقديم آلية جديدة تعمل بالميكروويف، والتغلب على قيود العمليات الحالية، هي إنجازات رئيسة، أصبحت ممكنة من خلال التعاون الوثيق بين التخصصات المختلفة لفريق البحث لدينا".
مزايا تقنية الميكروويف
أكد الباحثون أن إنتاج الهيدروجين بمساعدة الميكروويف أو الموجات الدقيقة، هو تقنية واعدة قادرة على تحلّل المياه إلى الهيدروجين اقتصاديًا.
قال الباحثون: "تؤكد دراستنا أهمية عنصر الفرانسيوم في الاختزال بمساعدة الموجات الدقيقة".
كما سلّطوا الضوء على أنّ تقدّمًا حاسمًا آخر يكمن في إنشاء "شواغر الأكسجين"، وهي عيوب في بنية المادة ضرورية لتقسيم الماء إلى هيدروجين، بحسب ما أفادت به منصة "إنترستينغ إنجينيرينغ" (Interesting Engineering).
ووفقًا للباحثين، تستغرق الطرق التقليدية غالبًا ساعات في درجات حرارة عالية للغاية لتكوين هذه الفراغات.
وحقق العلماء النتائج نفسها بدقائق فقط في درجات حرارة أقل من 600 درجة مئوية، عبر الاستفادة من تقنية الميكروويف، وفق المعلومات التي اطّلعت عليها منصة الطاقة المتخصصة.
وقد جرى التحقق من صحة هذه العملية السريعة بشكل أكبر باستعمال نموذج ترموديناميكي، الذي قدَّم نظرة ثاقبة قيمة للآلية الكامنة وراء التفاعل الذي يحرّكه الميكروويف، وفقًا للدراسة.
موضوعات متعلقة..
- ثورة في إنتاج الهيدروجين بطريقة مبتكرة
- ثورة في إنتاج الهيدروجين بفضل اكتشاف شمسي
- إنتاج الهيدروجين بطريقة أعلى كفاءة مرة ونصف
اقرأ أيضًا..
- استمرار توقف صادرات نفط جنوب السودان.. والخرطوم تخسر 320 مليون دولار
- تزايد استعمال الغاز في الشرق الأوسط بديلًا عن النفط.. 4 دول تقود الاتجاه (تقرير)
- هل بدأ سباق الطاقة النووية في أفريقيا؟ 5 دول عربية تتنافس
- تحذير: السيارات الكهربائية قد تنفجر.. والحرائق تشتعل بعد إخمادها
المصادر:
- تقنية جديدة لإنتاج الهيدروجين من الموقع الرسمي لجامعة بوهانغ للعلوم والتكنولوجيا.
- معلومات إضافية عن إنتاج الهيدروجين بتقنية الميكروويف من منصة "إنترستينغ إنجينيرينغ".
