طلاء ذكي يحوّل أغطية المصابيح إلى أجهزة لتنقية الهواء
تاريخ النشر: 21st, August 2023 GMT
أفاد فريق من الباحثين من كوريا الجنوبية بأنهم صمموا "أباجورة" (مصباحا مكتبيا) مغلفة بمحفز يحوّل ملوثات الهواء الداخلي إلى مركبات غير ضارة.
وتعمل أغطية المصابيح المغلقة بالمحفز مع مصابيح الهالوجين والمصابيح المتوهجة، ويعمل الفريق على توسيع التكنولوجيا بحيث تكون متوافقة أيضًا مع مصابيح الليد.
وقدم الباحثون نتائجهم في اجتماع الخريف للجمعية الكيميائية الأميركية، الذي قُدم فيه 12 ألف عرض تقديمي، تناولت مجموعة واسعة من الموضوعات العلمية.
تستهدف أغطية المصابيح المركبات العضوية المتطايرة، التي تمثل معظم الملوثات المحمولة جوا في الأماكن المغلقة، وفقًا لما ذكره الباحث الرئيسي في المشروع الدكتور هيونغ إيل كيم. تشتمل هذه المركبات على الأسيتالديهيد والفورمالديهايد، ويتم إطلاقها بواسطة الدهانات والمنظفات ومعطرات الهواء والبلاستيك والأثاث والطبخ ومصادر أخرى.
يقول كيم، في البيان الصحفي المنشور على موقع "سايتك ديلي" يوم 19 أغسطس/آب الجاري، "على الرغم من أن تركيز المركبات العضوية المتطايرة في المنزل أو المكتب منخفض، فإن الناس يقضون أكثر من 90% من وقتهم في الداخل، ومن ثم يزيد تعرضهم لها بمرور الوقت".
ويقول مينهيونغ لي، وهو طالب دراسات عليا في مختبر كيم بجامعة يونسي الكورية الجنوبية، إن "الطرق التقليدية تعتمد لإزالة المركبات العضوية المتطايرة من الهواء الداخلي على الكربون النشط أو أنواع أخرى من المرشحات، التي يجب استبدالها بشكل دوري".
كما تم تطوير أجهزة أخرى تعمل على تفكيك المركبات العضوية المتطايرة بمساعدة المحفزات الحرارية، التي يتم تنشيطها بواسطة درجات حرارة عليا أو باستخدام محفزات ضوئية تستجيب للضوء.
لكن كيم يلاحظ أن معظم هذه الوحدات تحتاج إلى سخان منفصل أو مصدر ضوء فوق بنفسجي، ويمكن أن ينتج عنها منتجات ثانوية غير مرغوب فيها، لذا أراد فريقه اتباع نهج أبسط لا يتطلب سوى مصدر ضوء مرئي ينتج أيضا حرارة -مثل مصباح هالوجين أو لمبة متوهجة- وظلا عاكسا الضوء مغطى بمحفز حراري.
يقول لي إن مصابيح الهالوجين تحوّل 10% فقط من الطاقة التي تستخدمها إلى ضوء، في حين تتحول 90% الأخرى إلى حرارة، وتعدّ المصابيح المتوهجة أسوأ من ذلك، إذ ينبعث منها 5% من الضوء و95% من الحرارة. ويقول كيم "عادةً ما تُهدر هذه الحرارة، لكننا قررنا استخدامها لتفعيل محفز حراري لتحلل المركبات العضوية المتطايرة".
في ورقة بحثية سابقة نُشرت الخريف الماضي، أفاد الفريق بأنه صنع محفزات حرارية مصنوعة من ثاني أكسيد التيتانيوم وكمية صغيرة من البلاتين. حيث غطى الباحثون الجزء الداخلي من عاكس الضوء المصنوع من الألمنيوم بالمحفز، ووضعوا العاكس فوق مصباح هالوجين بقوة 100 واط في غرفة اختبار تحتوي على الهواء وغاز الأسيتالديهيد.
عند تشغيل المصباح يسخن العاكس إلى درجات حرارة تصل إلى أكثر من 121 درجة مئوية (250 درجة فهرنهايت)، وهي درجة حرارة كافية لتنشيط المحفزات وتحلل الأسيتالديهيد.
وخلال عملية الأكسدة هذه، تم تحويل المركبات العضوية المتطايرة في البداية إلى حمض أسيتيك، ثم إلى حمض الفورميك، وأخيرا إلى ثاني أكسيد الكربون والماء.
كلا الحمضين خفيف، وكمية ثاني أكسيد الكربون المنبعثة غير ضارة، كما يشير كيم. ووجد الباحثون أيضا أن الفورمالديهايد يمكن أن يتحلل في الظروف نفسها، وأن هذه التقنية تعمل مع المصابيح المتوهجة. ويقول كيم "كان هذا أول عرض لاستخدام الحرارة المهدرة من مصادر المصابيح".
في الآونة الأخيرة، كان فريق كيم يستكشف بدائل أقل تكلفة من البلاتين، وأظهر بالفعل أن هذه المحفزات الجديدة القائمة على الحديد أو النحاس يمكنها تكسير المركبات العضوية المتطايرة. بالإضافة إلى ذلك، يعتبر النحاس مطهرا، لذا يتوقع كيم أن محفز النحاس يمكن أن يقتل الكائنات الحية الدقيقة المحمولة في الهواء.
الآن، يبحث العلماء عن طرق لتوسيع مفهوم عاكس الضوء المدمر للتلوث إلى مصابيح ليد، وهي شريحة سريعة النمو في سوق الإضاءة. وعلى عكس مصابيح الهالوجين والمصابيح المتوهجة، فإن مصابيح الليد تطلق القليل جدا من الحرارة لتنشيط المحفزات الحرارية.
لذلك، يعمل فريق كيم على تطوير محفزات ضوئية تعمل على ضوء الأشعة فوق البنفسجية المنبعث من مصابيح الليد، بالإضافة إلى محفزات أخرى تعمل على تحويل جزء من ناتج الضوء المرئي لمصابيح ليد إلى حرارة.
ويوضح كيم ذلك قائلا إن الهدف النهائي للفريق "يتمثل في تطوير محفز هجين يمكنه الاستفادة من الطيف الكامل الذي تنتجه مصادر الضوء، بما في ذلك الأشعة فوق البنفسجية والضوء المرئي، فضلاً عن الحرارة المهدرة".
المصدر: الجزيرة
إقرأ أيضاً:
طقس الأيام المقبلة.. بيان مهم من الأرصاد الجوية
طقس الأيام المقبلة.. توقع خبراء الهيئة العامة لـ الأرصاد الجوية حالة الطقس اليوم، الأربعاء، والأيام المقبلة إلى الاثنين 14 يوليو، مشيرين إلى أنه سيسود طقس شديد الحرارة، رطب نهارًا على أغلب الأنحاء، مائل للحرارة رطب ليلًا وفي الصباح الباكر.
النشرة الجويةوأوضحت الهيئة في بيان، أن الطقس يشهد شبورة مائية من 4- 8 صباحًا، على شمال البلاد حتى القاهرة الكبرى وشمال الصعيد قد تكون كثيفة أحيانا يومي الأربعاء 9 يوليو والخميس 10 يوليو على بعض الطرق المؤدية من وإلى السواحل الشمالية والوجه البحري ومدن القناة ووسط سيناء على فترات متقطعة.
اقرأ أيضًا:
وقالت الأرصاد إن هناك نشاطًا للرياح يوم الأربعاء 9 يوليو والخميس 10 يوليو على شواطئ “السلوم، مطروح، العلمين، الإسكندرية” على مناطق من السواحل الغربية وجنوب سيناء وشمال الصعيد على فترات متقطعة، وسرعة الرياح من 45: 35 كم/ ساعة، وارتفاع الأمواج 2.25: 1.75 «متر»، كما تنشط الرياح على مناطق من شمال الصعيد وجنوب سيناء على فترات متقطعة.
وأضافت: «ارتفاع نسب الرطوبة يزيد من الإحساس بحرارة الطقس عن المتوقع في الظل بقيم تتراوح بين 4: 2 درجات، مع وجود سحب منخفضة غير مؤثرة على مناطق متفرقة من شمال البلاد، وهى سحب منخفضة الارتفاع تساعد على حجب أشعة الشمس جزئيًا في أول النهار وعندما تشتد حرارة الشمس سرعان ما تتبخر».
وتابعت: «ابتداءً من يوم الجمعة 11 يوليو إلى الاثنين 14 يوليو نشاط رياح على جنوب سيناء والسواحل الغربية على فترات متقطعة».
القاهرة الكبرى والوجه البحري، العظمى 36 درجة والمحسوسة 39.
السواحل الشمالية، العظمى 31 والمحسوسة 35.
جنوب سيناء، العظمى 39 والمحسوسة 41.
شمال الصعيد، العظمى 38 والمحسوسة 40.
جنوب الصعيد، العظمى 42 والمحسوسة 43.
أسباب ارتفاع الحرارة في الصيفالهيئة العامة للأرصاد الجوية، أوضحت في بيان سابق، أنه بحلول شهر يونيو يغطي جنوب آسيا المنخفض الحراري الكبير المعروف بمنخفض الهند الموسمي، الذي يمتد غربًا، فيشمل كل شبه جزيرة العرب وآسيا الصغرى وشرق البحر المتوسط، أما منخفض السودان الحراري، فيندمج في هذا المنخفض الآسيوي العملاق.
وذكرت أنه في فصل الصيف تنشأ الموجات الحارة على مصر نتيجة امتداد أو تذبذب المنخفض الآسيوي غربًا، حيث تمتد الكتلة الهوائية شديدة الحرارة التي تغطي العراق وشرق سوريا، لتشمل شرق حوض البحر المتوسط ومصر.
ونظرًا إلى مرور هذا الهواء فوق مياه البحر المتوسط قبل وصوله لشمال مصر ترتفع الرطوبة النسبية به، ما يزيد الإحساس بالحرارة ويجعل الإحساس بها أقسى من موجات الربيع الجافة، على الرغم من أن درجات الحرارة المسجلة قد لا تكون مرتفعة مثلما في الربيع.
أما في صعيد مصر، فتوضح الأرصاد: «يستمر الطقس جافًا لمرور الهواء الواصل إليه من فوق شبه جزيرة العرب»، متابعة: «من فضل الله أن يكون الهواء جافًا غير محمل بالرطوبة».
الحرارة المتوقعة والمحسوسةبيان الهيئة العامة للأرصاد الجوية أفاد بأن العديد من الأشخاص يشعرون بوجود اختلاف بين درجة الحرارة المقاسة «المعلنة»، وبين الحرارة المحسوسة فعليًا، ويرجع ذلك إلى أن درجة الحرارة المعلنة تعكس درجة حرارة الهواء الساكن في الظل على ارتفاع 2 متر عن سطح الأرض، تحت ضوابط محددة طبقًا للمنظمة العالمية للأرصاد الجوية.
وأشارت هيئة الأرصاد إلى أن درجة الحرارة المحسوسة التي يشعر بها الإنسان تتوقف على عدة عوامل منها وقت تعرضه لأشعة الشمس ومدتها وأيضًا سرعة الرياح ونسبة الرطوبة في الهواء، فالرطوبة العالية تعمل على تقليل التعرق من جلد الإنسان فيزيد إحساسك بالحرارة.
ولفتت إلى أنه يجب الانتباه إلى أن الاختلاف بين الحرارة المعلنة والمحسوسة سيظهر جليًا خلال هذه الفترة (فصل الصيف) نظرًا لزيادة نسبة الرطوبة الناتجة عن امتداد منخفض الهند الموسمى وتأثيره علينا وبالفعل تمت إضافة الحرارة المحسوسة للتنبؤ.
وأوضحت الهيئة العامة للأرصاد الجوية أنه كلما ارتفعت نسب الرطوبة قلل ذلك من عملية تبخر العرق من جسم الإنسان فيحدث خلل في تبريد جسم الإنسان.
وأكدت أنه حين يشعر جسم الإنسان بارتفاع درجة الحرارة يقوم بالتعرق الذي يحمل حرارة الجسم إلى الهواء وعند زيادة رطوبة الجو فإن الهواء يكون مشبعًا ببخار الماء فلا يتبخر العرق الخارج من جسم الإنسان ولا يستطيع الهواء المشبع ببخار الماء أن يمتصه، لافتة إلى أن المزيد من العرق مع ارتفاع نسب الرطوبة يعملان على رفع درجة حرارة الجسم، ومع زيادة التعرق ووجود الإنسان بخارج المنزل يمكن أن يصل الجسم إلى حالة الجفاف.
رسائل طمأنينة للمواطنين| المركزي يثبت الفائدة تأكيدا لتراجع التضخم.. خبير يوضح