تقنية يابانية مبتكرة لإنتاج الهيدروجين
تاريخ النشر: 6th, December 2024 GMT
#سواليف
طور #علماء #يابانيون تقنية جديدة لتكسير #الماء وتحويله إلى #وقود_هيدروجين باستخدام #ضوء_الشمس.
ومن خلال استخدام محفز ضوئي خاص، تهدف هذه التقنية إلى توفير هيدروجين أرخص وأكثر وفرة واستدامة، ما يفتح آفاقا لتطبيقات متعددة في مجال الطاقة.
وفي الوقت الحالي، يتم استخراج معظم الهيدروجين من الغاز الطبيعي، ما يجعل الانتقال إلى مصادر أكثر استدامة، مثل الهيدروجين الناتج عن الماء، خيارا ضروريا للمستقبل.
وتعتبر الطريقة الجديدة التي تعتمد على الطاقة الشمسية “سهلة التصنيع وتعد بثورة في حال تم تحقيق الكفاءة المطلوبة”.
وتستند العملية إلى تقسيم الماء إلى أكسجين وهيدروجين باستخدام محفزات ضوئية. وعلى الرغم من أن الفكرة ليست جديدة، إلا أن معظم المحفزات التقليدية تكون غير فعّالة ولا تقوم بتحويل الطاقة الشمسية إلى هيدروجين بشكل كاف.
واختار العلماء اليابانيون استخدام ما يعرف بنظام “الخطوة المزدوجة” لتحسين الكفاءة. وفي هذا النظام، يعمل محفز ضوئي واحد على إنتاج الهيدروجين، بينما يقوم محفز آخر بإنتاج الأكسجين. ويعد هذا النظام أكثر تطورا وفعالية مقارنة بالنظام التقليدي الذي يعمل بخطوة واحدة.
ويوضح المعد الرئيسي للدراسة، البروفيسور كازوناري دومين، من جامعة Shinshu، أن “تقسيم الماء بواسطة المحفزات الضوئية باستخدام أشعة الشمس يمثل تقنية مثالية لتحويل وتخزين الطاقة الشمسية إلى طاقة كيميائية”. ويضيف أن “التطورات الحديثة في المواد والأنظمة الضوئية تبعث على التفاؤل بإمكانية تحقيق هذا الهدف في المستقبل”.
وأشار الدكتور تاكاشي هيساتومي، أحد المعدين المشاركين من جامعة Shinshu، إلى أنه “بينما لا يمكن لتكنولوجيا تحويل الطاقة الشمسية أن تعمل في الليل أو في الطقس السيئ، فإن تخزين الطاقة الشمسية كطاقة كيميائية في المواد يمكن أن يجعلها قابلة للاستخدام في أي وقت وفي أي مكان”.
ونجح فريق دومين وهيساتومي في تحقيق تقدم ملحوظ عبر تشغيل مفاعل بمساحة 100 متر مربع (1076 قدما مربعا) لمدة 3 سنوات. وأظهرت النتائج أن النظام يعمل بشكل أفضل تحت ضوء الشمس الطبيعي مقارنة بالظروف المعملية، مع تحقيق كفاءة تحويل أعلى بنسبة 50% عند استخدام محفزات ضوئية تستجيب للأشعة فوق البنفسجية.
وقال هيساتومي: “لقد كانت كفاءة تحويل الطاقة الشمسية في نظامنا أعلى بمرة ونصف مقارنة بالظروف المخبرية باستخدام ضوء الشمس الطبيعي”.
وعلى الرغم من التقدم الذي أحرزه الفريق، لا تزال الكفاءة الحالية منخفضة. فالكفاءة تحت ضوء الشمس المحاكى لا تتجاوز 1%، بينما قد تصل إلى 5% في أفضل الظروف تحت ضوء الشمس الطبيعي.
ويشدد الفريق على ضرورة تطوير محفزات ضوئية أكثر فعالية وبناء مفاعلات أكبر لتحقيق التحول الكبير في هذه التقنية.
وأوضح دومين: “إذا تم تحسين كفاءة المحفزات الضوئية إلى مستوى عملي، سيكون لذلك تأثير كبير على تطوير تكنولوجيا الإنتاج الضخم للهيدروجين، بالإضافة إلى تسريع بناء المصانع وتطوير التشريعات المتعلقة بالطاقة الشمسية”.
المصدر: سواليف
كلمات دلالية: سواليف علماء يابانيون الماء ضوء الشمس الطاقة الشمسیة ضوء الشمس
إقرأ أيضاً:
الإمارات تعزز مكانتها في قطاع الطاقة الشمسية
عززت دولة الإمارات مكانتها الرائدة عالميًا في قطاع الطاقة الشمسية عبر إنجازات بارزة في تطوير مشاريع طموحة تهدف إلى تحقيق الاستدامة والحياد الكربوني.
وأطلقت شركة «مصدر»، شركة حكومية لإنتاج الطاقة المتجددة، مقرها مدينة أبوظبي، لأول منشأة طاقة متجددة مستقرة عالميًا، برهنت الإمارات على قدرتها على تجاوز التحديات وتحقيق توازن استثنائي بين توليد الطاقة المتجددة واستقرارها.
وتبني شركة مصدر الإماراتية، أكبر مشروع على مستوى العالم للطاقة الشمسية والبطاريات، المشروع عبارة عن مصنع سيعمل 24 ساعة في اليوم بأسعار تنافسية من حيث التكلفة، وعندما يبدأ تشغيل هذا المصنع في عام 2027، سيكون أكبر منشأة للطاقة المتجددة في العالم، ويبلغ حجمه حوالي ثلاثة أضعاف حجم أكبر منشأة تالية للبطاريات.
ويؤكد الرئيس المالي لشركة «مصدر» الإماراتية، مازن خان، خلال حديثه مع فوربس في أبو ظبي، إن شركة مصدر تستثمر فقط في المشاريع المجدية تجاريًا والتي تحقق عوائد معقولة، مضيفًا: «بالنظر لسعر الغاز الطبيعي، قد يكون المشروع أقل تكلفة من أنواع مصادر الطاقة الأساسية الأخرى، عندما نتعهد بمشروع واسع النطاق، لا نترك شيء للصدفة أو دون دراسة، سواء كان فنيًا أو ماليًا، ونحن نضمن إمكان تحقيق الهدف، والبطاريات المتقدمة ترفع من هذا الهدف إلى فئة أساسية».
وسوف توفر 1 جيجاواط من الطاقة الأساسية، وتعمل ليلاً ونهاراً، وسوف تساهم في خفض الانبعاثات بنحو 5.7 مليون طن من ثاني أكسيد الكربون سنوياً ــ وهو ما يعادل زراعة 100 مليون شجرة وتغطي مساحة 90 كيلومترًا مربعًا، أي ما يعادل تقريبًا حجم كوبنهاغن.
وتقدر تكلفة المشروع بنحو 6 مليارات دولار، وهو ما يعادل تكلفة مشروع توسعة قناة بنما بين عامي 2007 و2016.
ويمكن تنفيذ هذا النوع من المشاريع في مواقع أخرى، ومع ذلك، فإن فعاليته تعتمد على عوامل متعددة، بما في ذلك حداثة الشبكة، والوصول إلى التكنولوجيا، وتوافر موارد الرياح والطاقة الشمسية.
اقرأ أيضاًالإمارات تدين بشدة التصريحات الإسرائيلية المستهجنة تجاه السعودية
وكيل الأزهر ورئيس الشؤون الإسلامية الإماراتي يبحثان تعزيز التعاون وتبادل الخبرات
بعد طرح البرومو الدعائي لـ «عايشه الدور».. حسن الرداد يوجه رسالة لـ دنيا سمير غانم | صورة