مادة بلورية تستخدم ضوء الشمس لفصل الماء وتستغني عن البلاتين والبلاديوم

طوّر مهندسون كيميائيون في جامعة ولاية أوريغون الأميركية مادة بلورية جديدة تستخدم ضوء الشمس مباشرة لفصل الماء إلى الهيدروجين والأكسجين، من دون الحاجة إلى محفزات باهظة من معادن مثل البلاتين والبلاديوم، ما قد يساعد على خفض تكلفة إنتاج الهيدروجين الأخضر.

وتحمل المادة اسم BVR-19، وهي بنية من الأطر العضوية المعدنية تحتوي على مكونات عضوية تضم الكبريت. وقاد فريق البحث كيرياكوس ستليانو، فيما نُشرت النتائج في مجلة الجمعية الكيميائية الأميركية (Journal of the American Chemical Society).

روابط الكبريت تطلق عملية فصل الماء

تعتمد آلية عمل BVR-19 على روابط غير اعتيادية بين ذرات الكبريت؛ إذ تنفصل هذه الروابط مؤقتًا عند تعرضها للضوء، فتتكون أنواع كبريت شديدة التفاعل تطلق تدفق الإلكترونات اللازم لفصل الماء إلى الهيدروجين والأكسجين.

وعلى خلاف الأساليب التقليدية التي تؤدي فيها الذرات المعدنية الدور الأساسي، تتولى المكونات العضوية في هذه المادة التقاط طاقة الضوء وتوجيه الإلكترونات. وأوضح ستليانو أن الجزء العضوي يؤدي المهمة الرئيسية، ما يلغي الحاجة إلى استخدام المعادن الثمينة في العملية.

تتكون مادة BVR-19 تلقائيًا داخل محاليل مائية بدرجة حرارة الغرفة، من دون استهلاك طاقة إضافية أثناء عملية التكوين. وقد تسهم هذه الخاصية في تقليل احتياجات إنتاج المادة من الطاقة، فضلًا عن احتمال خفض تكلفة الهيدروجين الأخضر.

فارق في تكلفة إنتاج الهيدروجين

تبلغ تكلفة إنتاج الهيدروجين من الغاز الطبيعي نحو 1.50 دولار لكل كيلوغرام، مقابل نحو 5 دولارات للكيلوغرام من الهيدروجين الأخضر. غير أن إنتاج الهيدروجين من الغاز الطبيعي يسبب انبعاثات كربونية، بينما تحتاج طرق فصل الماء المستخدمة حاليًا غالبًا إلى كهرباء من مصدر خارجي.

ويرى الباحثون أن مقارنة أنواع مختلفة من الأطر العضوية المعدنية قد تساعد في تطوير مواد أكثر كفاءة لإنتاج الوقود باستخدام الطاقة الشمسية. ولم يقدّم الفريق تفاصيل بشأن استخدام BVR-19 على نطاق تجاري.

المصدر: onedio