تطوير مادة رخيصة تخزن الطاقة النظيفة وتنقلها
تاريخ النشر: 12th, November 2023 GMT
طوّر باحثون من جامعة فوكيوكا اليابانية مادة جديدة تسهم في تخزين طاقة الهيدروجين ونقلها بسهولة دون الحاجة إلى أي إجراءات معقدة، وفقما جاء في دراسة نشرت نتائجها في دورية "كيمستري إيه يوروبيان جورنال".
ويشير البيان الصحفي المنشور يوم 26 أكتوبر/تشرين الأول الماضي، إلى أن المادة التي طورها الباحثون قادرة على تخزين طاقة الهيدروجين في درجة حرارة الغرفة مدة طويلة تصل إلى ثلاثة أشهر، دون الحاجة إلى استهلاك كم كبير من الطاقة.
وتتميز المادة الجديدة بانخفاض كلفة إنتاجها، فهي تعتمد على مادة النيكل الرخيصة والمتوفرة في كوكب الأرض.
معضلة استخدام الطاقة النظيفةويستدعي توليد الطاقة استخدام الوقود الأحفوري، وبسبب التغيرات المناخية المتطرفة اتجه العالم إلى استغلال مصادر الطاقة النظيفة التي يمثل الهيدروجين أحدها، وذلك من أجل الحد من الانبعاثات الكربونية والحد من تغير المناخ.
ويتميز الهيدروجين بقدرته على تخزين الطاقة ونقلها، لكنه لا يتوفر في الطبيعة في صورته النهائية التي يمكن استغلالها، لذا ينبغي استخراجه من المواد التي تحتويه.
ويشير مكتب كفاءة الطاقة والطاقة المتجددة الأميركي إلى أن تخزين الهيدروجين يستدعي تطبيق ظروف قاسية، مثل تخزينه في صورته الغازية داخل خزانات تحت ضغط شديد الارتفاع، أو في صورته السائلة تحت درجة حرارة شديدة البرودة.
حلول مبتكرةوبعد محاولات استمرت عقودا بهدف تحسين كفاءة استغلال الهيدروجين وتخزينه؛ طوّر باحثو جامعة فوكيوكا مادة قادرة على حمل طاقة الهيدروجين من أجل تخزينها ونقلها دون الحاجة إلى تطبيق الظروف القاسية المذكورة مسبقا، ودون استخدام مواد عالية الكلفة، وهي المواد التي تستخدم في إنتاج حاملات الهيدروجين حاليا مثل البلاتينيوم.
يقول الباحث المشرف على الدراسة سيجي أوغو، في البيان الصحفي، إن تخزين الهيدروجين ونقله في صورته الغازية يستهلكان قدرا كبيرا من الطاقة، لذا من الأفضل العمل على تطوير وسائل أخرى أقل استهلاكا للطاقة.
ويضيف "لقد حاولنا التوصل إلى كيفية تخزين الهيدروجين بالنظر إلى الطبيعة، فوجدنا مجموعة من الإنزيمات تسمى هيدروجينيزز (Hydrogenases) بإمكانها كسر ذرات الهيدروجين إلى بروتونات وإلكترونات، ومن ثم تخزين طاقة الهيدروجين من أجل استخدامها في وقت لاحق، وذلك في درجة حرارة الغرفة الطبيعية".
ويؤكد أنهم "من خلال دراسة هذه الإنزيمات استطعنا تطوير مادة جديدة يمكنها أداء الدور نفسه".
ويعني هذا الأمر أن الباحثين اقتبسوا كيفية عمل هذه الإنزيمات داخل خلايا الكائنات الحية وطبقوها معمليا من أجل إنتاج حاملات طاقة الهيدروجين.
حاملات طاقة الهيدروجينولدى تواصل الجزيرة نت مع الباحث المشرف على الدراسة عبر البريد الإلكتروني، أوضح أوغو أن فريقه البحثي استخدم غاز الهيدروجين ومادة النيكل من أجل إنتاج المادة الحاملة لطاقة الهيدروجين، وتتميز هذه المادة بقدرتها على تخزين الطاقة في صورة إلكترونات، لا في صورة غاز أو ذرات كما هو الحال حاليا.
ويمكن تخزين هذه المادة -التي تحمل الطاقة داخلها- في صورة مسحوق يسهل نقله بكميات كبيرة دون مواجهة صعوبات.
ولأن الحاملات تخزن الطاقة في صورة إلكترونات، يمكن استغلال هذه الإلكترونات مباشرة في عمليات توليد الطاقة مثل إنتاج الكهرباء.
وعند سؤاله عن إمكانية إنتاج هذا المركب مستقبلا في دول الشرق الأوسط، أكد أوغو سهولة العملية الإنتاجية، فهي لا تستدعي استخدام أي تقنيات معملية معقدة، إضافة إلى انخفاض كلفتها.
ويسعى الفريق البحثي إلى التعاون مع القطاع الصناعي من أجل تجربة التقنية الجديدة على أرض الواقع، إضافة إلى عمله على تحسين كفاءة المادة الجديدة المتعلقة بتخزين طاقة الهيدروجين، واكتشاف مواد إضافية ذات كلفة منخفضة يمكن استغلالها في ذلك الأمر.
المصدر: الجزيرة
كلمات دلالية: فی صورته فی صورة من أجل
إقرأ أيضاً:
محطة الضبعة النووية وآمال مصر فى الحصول على طاقة نظيفة
تابع أحدث الأخبار عبر تطبيق
استكمالاً للمقالين السابقين عن ضرورة البحث عن مصادر نظيفة للطاقة بدلاً من الوقود الأحفورى (الفحم والنفط والغاز) الذى تنتج عنه الغازات الدفيئة التى تسبب الاحتباس الحراري، نعرض فى هذا المقال محاولات مصر للحصول على مصادر للطاقة النظيفة مثل محطات توليد الطاقة من الخلايا الشمسية، والطاقة المتجددة من توربينات الرياح، وبناء محطة الضبعة النووية للحصول على الكهرباء.
وفى هذا الشأن، شهد الدكتور مصطفى مدبولي، رئيس مجلس الوزراء، يوم 19 نوفمبر الحالي، الاحتفالية التى أقامتها هيئة المحطات النووية لتوليد الكهرباء، بمناسبة العيد السنوى الرابع ليوم الطاقة النووية، وهو اليوم الذى يوافق توقيع الاتفاقية الحكومية بين جمهورية مصر العربية وجمهورية روسيا الاتحادية بشأن التعاون على بناء وتشغيل أول محطة نووية على الأراضى المصرية .
حيث قام الشريك الروسى شركة Atom Story Export بتركيب مصيدة قلب المفاعل للوحدة النووية الرابعة. ومن المخطط أن يتم تشغيل المفاعل النووى الأول لإنتاج الكهرباء بقدرة 1200 ميجا وات فى 2028 بإذن الله تعالى. ولمصر تاريخ طويل مع استخدام الطاقة النووية للأغراض السلمية، حيث أنشأت سنة 1957 مؤسسة الطاقة الذرية المصرية، وبدأت قى تشغيل مفاعل أنشاص للأبحاث سنة 1961. وفى مطلع ثمانينيات القرن الماضي، بدأت مصر إجراءات لبناء محطة للطاقة النووية ولكن كارثة تشيرنوبل فى أوكرانيا سنة 1986 عطلت تنفيذ المشروع. وفى سنة 2008، عادت مصر وقررت إحياء مشروع إنشاء محطة الضبعة النووية لإنتاج الكهرباء، إلا أن المشروع توقف بسبب أحداث يناير سنة 2011 وماتبعها من عدم استقرار.
وفى العام 2015، قام الرئيس عبد الفتاح السيسى بتوقيع مذكرة تفاهم مع الجانب الروسى لتنفيذ المشروع. وفى سنة 2017، أبرم البلدان عقود إنشاء أربعة مفاعلات بطاقة 1200 ميجاوات لكل منها (4800 ميجاوات).
وفى شهر يوليو سنة 2022، بدأ تدشين المشروع وصب البلاطة الخرسانية للمحطة الأولى، معلنة بدء العمل فى محطة الضبعة النووية بمحافظة مرسى مطروح، المطلة على سواحل البحر المتوسط.
محاولات مصر المشروعة للحصول على المحطات النووية للأغراض السلمية ليست مستغربة رغم تكلفتها المبدئية الكبيرة، حيث إن التكلفة على المدى الطويل ستكون أقل من إنشاء المحطات التى تولد الكهرباء باستخدام الغاز الطبيعى أو النفط أو الفحم. بالإضافة إلى أن كمية الوقود النووى المطلوبة لتوليد كمية كبيرة من الطاقة الكهربائية أقل بكثير من كمية الفحم أو البترول اللازمة لتوليد نفس الكمية. وتشغل المحطات النووية لتوليد الطاقة مساحات صغيرة من الأرض مقارنة بمحطات التوليد التى تعتمد على الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح. ولا خوف من حدوث انفجار أو تسرب نووي، حيث أصبحت محطات الطاقة النووية آمنة وخاصة النوع الذى تعاقدت عليه مصر مع الشركة الروسية.
وعالمياً، يزداد الإقبال على إنشاء المحطات النووية حيث تُعتبر الطاقة النووية هى المنقذ للتقليل من الاعتماد على النفط والفحم والغاز لإنتاج الطاقة الكهربائية. ولذا تنتشر المحطات النووية فى معظم دول العالم، فعلى سبيل المثال؛ الصين يعمل بها 11 مفاعلاً نووياً، وتقوم بإنشاء 24 مفاعلاً، وتخطط لإنشاء 115 آخرين. وفرنسا بها 59 مفاعلاً وتقوم بإنشاء مفاعل، وتخطط لإنشاء مفاعلين. والهند بها 17 مفاعلاً وتقوم بإنشاء 6، وتخطط لإنشاء 38. واليابان بها 53 وتقوم بإنشاء 2 وتخطط لإنشاء 14. والولايات المتحدة الأمريكية بها 104 مفاعلات وتقوم بإنشاء مفاعل، وتخطط لإنشاء 31. وفى منطقتنا العربية، قامت المملكة العربية السعودية بإنشاء هيئة تعنى بالطاقة النووية باسم مدينة الملك عبد الله للطاقة الذرية والمتجددة، وأعلنت أنها ستمتلك 16 مفاعلاً نووياً بحلول عام 2030. وكذلك تخطط الإمارات العربية المتحدة لإنشاء أول محطة نووية، وكذلك الكويت فمن المتوقع أن يتم إنشاء أول مفاعل نووى كويتى عام 2025.
كما يزداد استخدام الطاقة النووية فى مجالات سلمية عديدة، أبرزها توليد الكهرباء والطب (علاج الأورام) والصناعة والزراعة وغيرها، لذا فإن دخول مصر عصر المحطات النووية يحقق حلماً طال انتظاره ويسهم فى التنمية المستدامة ورؤية مصر 2030.
*رئيس جامعة حورس
الاتحاد يعسكر في دبي