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:
ألمانيا والمغرب يؤسسان تحالفا لدعم إنتاج وتصدير الهيدروجين الأخضر
قالت وزارة التنمية الألمانية، الجمعة، إن ألمانيا اتفقت مع المغرب على تشكيل تحالف للمناخ والطاقة لدعم التوسع في الطاقة المتجددة وإنتاج الهيدروجين في المغرب.
وتسعى ألمانيا إلى تعزيز اعتمادها على الهيدروجين في مزيج الطاقة في المستقبل بهدف خفض انبعاثات الغازات المسببة للاحتباس الحراري بالقطاعات الصناعية الملوثة التي لا يمكن تحويلها إلى العمل بالكهرباء مثل صناعة الصلب وإنتاج المواد الكيماوية.
وسيتعين على برلين استيراد ما يصل إلى 70 بالمئة من احتياجاتها من الهيدروجين في المستقبل، إذ يهدف أكبر اقتصاد في أوروبا إلى الوصول بمستوى الانبعاثات إلى الصفر بحلول 2045، لكنه يفتقر إلى المساحة والظروف اللازمة لإنتاج كميات كبيرة من طاقة الرياح والطاقة الشمسية.
وقالت وزيرة التنمية الألمانية سفينيا شولتسه، التي وقعت على إعلان التحالف مع وزير الشؤون الخارجية المغربي ناصر بوريطة ببرلين، في بيان "المغرب يتمتع بأفضل الظروف الملائمة لتحول الطاقة وإنتاج الهيدروجين الأخضر. وألمانيا تريد استيراد الهيدروجين".
وأضافت شولتسه أن اقتصاد الهيدروجين الأخضر الجديد يجب أن يكون عادلا ويختلف عن الاقتصاد القائم على الوقود الأحفوري.
وقالت الوزيرة "نريد أن نفعل ذلك على نحول عادل وعبر شراكة، ليتمكن المغرب أيضا من تعزيز تحوله في مجال الطاقة والحصول على نصيبه العادل في سلاسل القيمة المستقبلية".
وقال شتيفان فينتسل وكيل وزارة الاقتصاد وحماية المناخ الألمانية للشؤون البرلمانية إنه بالنظر إلى القرب الجغرافي فإن برلين تدعم التعاون في مجال تجارة الكهرباء بين المغرب والاتحاد الأوروبي وانخراط شركات التكنولوجيا الألمانية والموردين في النهوض باقتصاد الهيدروجين هناك.
وذكرت التنمية المغربية إن أكبر محطة للطاقة الشمسية في العالم في مدينة ورزازات بجنوب المغرب أُنشئت بدعم ألماني، مضيفة أن برلين تشارك أيضا في بناء أول محطة تجريبية للهيدروجين الأخضر في المغرب.
وأضافت الوزارة أن المحطة من المتوقع أن تنتج نحو عشرة آلاف طن من الهيدروجين سنويا، وهو ما يكفي لإنتاج 50 ألف طن من الصلب المُنتج باستخدام طاقة نظيفة، والذي يطلق عليه اسم الصلب الأخضر.
ولم يتسن الحصول على تعليق من وزارة التنمية الألمانية حول الجدول الزمني المتوقع لإنتاج الهيدروجين وتصديره إلى ألمانيا أو الوسائل المقررة لنقله إليها.
وتوقعت الوزارة المغربية مزيدا من الاستثمارات في إطار التحالف الألماني المغربي الجديد للمناخ والطاقة.
ليفربول يخطط للتعاقد مع نجم نيوكاسل يونايتد