تحويل ضوء الشمس إلى وقود نظيف عن طريق التحفيز الضوئي
تاريخ النشر: 18th, January 2024 GMT
بالشراكة بين جامعة بوليتكنيكا دي كاتالونيا والمعهد الكاتالوني لعلوم وتكنولوجيا النانو في إسبانيا، تمكن باحثون من تطوير مُحفِّز ضوئي "فوتوكاتاليست" ثابت وفعّال لإنتاج الهيدروجين المباشر باستخدام ضوء الشمس.
حملت الدراسة عنوان "عمل ثاني أكسيد التيتانيوم المصمم هندسيا على تنشيط التحفيز الضوئي ودعم استقرار مجموعات المعادن النبيلة المدعومة أثناء تطور الهيدروجين"، مشيرة إلى ضرورة إنتاج الهيدروجين بشكل متجدد لإجراء تطبيقات البحث.
وعلى غرار التحليل الكهربائي، فإنّ التحفيز الضوئي يعمل على تحفيز المواد أو الجسيمات بتعريضها للفوتونات الضوئية لغرض تغيير حالة المادة أو سلوكها أو تركيبتها.
ويعد ثاني أكسيد التيتانيوم مادة فعالة من حيث التكلفة، وتستخدم عادة كصبغة بيضاء غير مضرّة، كما لديها القدرة على استغلال ضوء الشمس لإنتاج الهيدروجين من خلال التفاعلات الكيميائية الضوئية.
ومع ذلك، فإن حدوث هذه العملية يعرقلها الإلكترونات النشطة التي تفضل التنحي جانبا بدلا من المشاركة في التفاعلات، وقد سعى الباحثون في دراستهم إلى تعزيز نشاط التحفيز الضوئي لثاني أكسيد التيتانيوم عن طريق إدخال جسيمات نانوية معدنية كمنشطات للإلكترون، مما يؤدي إلى إطالة عمر الإلكترونات النشطة وتحسين الإنتاج بشكل ملحوظ.
وتمثل الدراسة تقدما كبيرا في إنتاج الهيدروجين المستدام بقيادة الدكتور جوردي لوركا والباحث لويس سولير، اللذان استخدما عملية ميكانيكية كيميائية لترسيب مجموعات معدنية على جسيمات نانوية من ثاني أكسيد التيتانيوم بأنماط مختلفة. واكتشف الفريق البحثي أنّ الوجوه البلورية التي يكشف عنها ثاني أكسيد التيتانيوم تلعب دورا حاسما في إنتاج الهيدروجين، مؤثرة على استقرار المحفز الضوئي وقوة نقل الإلكترون بين أشباه الموصلات والجسيمات النانوية المعدنية.
ويقدّم نتائج البحث لمحة عن إمكانيات واعدة لإنشاء محفزات ضوئية جديدة يمكنها إنتاج وقود نظيف بشكل فعال ومستدام على هيئة هيدروجين أخضر، وتمثل الدراسة خطوة حاسمة للمستقبل في البحث عن مصادر الطاقة البديلة وتسهم في الجهود المستمرة في ميدان إنتاج الهيدروجين المتجدد.
المصدر: الجزيرة
كلمات دلالية: إنتاج الهیدروجین
إقرأ أيضاً:
شركة بولندية تدرس إنشاء مصنع لإنتاج الهيدروجين الأخضر.. باستثمارات 10.6 مليار دولار
التقى حسام هيبة الرئيس التنفيذي للهيئة العامة للاستثمار والمناطق الحرة، توموهو أوميدا، المؤسس والرئيس التنفيذي لشركة هينفرا البولندية، والمهندس حسين الغزاوى الشريك التنفيذي لشركة هينفرا البولندية في مصر، لبحث إنشاء مصنع لإنتاج الأمونيا الخضراء في مصر، بحضور الوزير مفوض تجاري يحيي الواثق بالله، رئيس جهاز التمثيل التجاري.
إنشاء 5 مصانعوأعلن توموهو أوميدا أنّ شركة هينفرا تخطط لإنشاء 5 مصانع لإمداد منطقتي شرق ووسط أوروبا باحتياجاتهما من الأمونيا الخضراء، ووقع اختيار الشركة على مصر لتستقبل أحد المصانع بطاقة إنتاجية مبدئية 100 ألف طن من الأمونيا الخضراء سنوياً بعد الانتهاء من تشييد المرحلة الأولى للمصنع بحلول عام 2030، مع الوضع في الاعتبار إمكانية زيادة الإنتاج لتصل إلى إجمالي نحو مليون طن سنويا من الأمونيا الخضراء.
مصادر الطاقة المتجددة المتاحة في مصروأضاف أنّ الشركة ستعتمد على مصادر الطاقة المتجددة المتاحة في مصر من طاقة شمسية وطاقة رياح لتوفير احتياجات مصنعها ليكون إنتاج الأمونيا الخضراء معتمدا بالكامل على الطاقة النظيفة، على أن يكون الحد الأدنى للقدرات الإنتاجية اليومية لمحطات توليد الطاقة التي ستنشئها الشركة كافٍ لتوفير احتياجاتها لإنتاج الأمونيا الخضراء، ما يعني أنّ الشركة ستمد الشبكة القومية لكهرباء مصر بفائض إنتاجها من الكهرباء في معظم أيام العام، لدعم جهود الحكومة في زيادة الاعتماد على الطاقة المتجددة، كما تنقل الشركة خبراتها التقنية إلى السوق المصري في قطاعات إنتاج الهيدروجين الأخضر والأمونيا الخضراء وإنشاء أنظمة تخزين الطاقة المتجددة وتقنيات التحليل الكهربائي وتحلية المياه.
إنتاج الهيدروجين الأخضروتسعى الشركة لإنتاج الهيدروجين الأخضر عن طريق التحليل الكهربائي للماء، ثم إنتاج الأمونيا الخضراء من خلال تفاعل الهيدروجين الأخضر والنيتروجين عند درجات حرارة مرتفعة، وتتم كل هذه العمليات بواسطة مصادر الطاقة المتجددة.
استمثارات تصل إلى 10.6 مليار دولاروقال المهندس حسين الغزاوي الشريك التنفيذي للشركة في مصر، إنّ الاستثمارات المبدئية للمشروع ستكون 1.6 مليار دولار من الاستثمارات الأجنبية المباشرة، تصل إلى 10.6 مليار دولار مع رفع الطاقة الإنتاجية إلى مليون طن سنويا من الأمونيا الخضراء، على أن تتم إتاحة كامل إنتاج الشركة للتصدير إلى الاتحاد الأوروبي الذي يرتبط مع الشركة باتفاقيات تصدير لسنوات عديدة.
حوافز مشروعات إنتاج الهيدروجين الأخضروأضاف حسام هيبة أنّ مصر تولي اهتماما خاصا بقطاعي الهيدروجين الأخضر والأمونيا الخضراء، حيث صدر قانون حوافز مشروعات إنتاج الهيدروجين الأخضر، وإنشاء المجلس الوطني للهيدروجين الأخضر، كما تم منح الرخصة الذهبية لعدد من مشروعات الهيدروجين والأمونيا الخضراء، وهي رخصة جامعة لكل التصاريح اللازمة لإنشاء المشروعات.
وأشار إلى أنّ مؤتمر الاستثمار المصري- الأوروبي الذي نظمته الهيئة العامة للاستثمار والمناطق الحرة منتصف العام الحالي شهد توقيع اتفاقيات ومذكرات تفاهم مع الحكومات والشركات الأوروبية بقيمة تتجاوز 67 مليار يورو، جميعها تتفق مع خطة التنمية المستدامة «رؤية مصر 2030»، وكثير منها يرتبط بإنتاج الطاقة المتجددة وتصديرها إلى السوق الأوروبي.
استيراد 6 ملايين طن من الهيدروجين الأخضرولفت إلى أنّ الاتحاد الأوروبي يستهدف استيراد 6 ملايين طن من الهيدروجين الأخضر، و4 ملايين طن من الأمونيا الخضراء بحلول عام 2030، وينسق الجانبان المصري والأوروبي من أجل استحواذ مصر على حصة كبيرة من واردات الاتحاد الأوروبي في هذا القطاع في إطار اتفاقية الشراكة الاستراتيجية الشاملة بين الجانبين.
واستعرض حسام هيبة النظم الاستثمارية المتنوعة والمواقع المتاحة الملائمة لاحتياجات شركة هينفرا من حيث توفر مصادر الطاقة المتجددة وقربها من مواني التصدير، مؤكدا دعم الهيئة للشركة في جميع مراحل المشروع بدايةً من منح التراخيص اللازمة وطوال مدة تشغيل المشروع.
13 درجة.. أقل حرارة سجلتها الإمارات اليوم في هذه المنطقة