مقال لأستاذ جامعي ايراني يسهم في حل أزمة الطاقة

ووفقاً لوكالة آنا للعلوم والتكنولوجيا، نجح علي رضا مشفق عضو كلية الفيزياء بجامعة شريف للتكنولوجيا ، بالتعاون مع مجموعة من الباحثين من جامعة شريف ، وجامعة SKKU بكوريا الجنوبية، وجامعة الزهراء في حل مشكلة صعبة لتقليل استهلاك المواد الكربونية في مجال إنتاج الطاقة.

وجاءت المقالة المذكورة للأستاذ الجامعي الايراني تحت عنوان "المجهرية الهرمية لأكسيد النيكل بناءً على مجموعة من العصي النانوية كمحفز كهربائي مزدوج الوظيفة للتحليل الضوئي / التحليل الكهربائي الانتقائي ومقاومة تآكل مياه البحر" ، من خلال حل مشكلة صعبة نظريًا وتجريبيًا لتقليل استهلاك مواد الكربون في هذا المجال من إنتاج الطاقة يعد الآن باستخدام موارد وفيرة ونظيفة على هذا الكوكب (التكنولوجيا الكهروضوئية في مياه البحر).

وجاء في هذه المقالة؛ من التحديات الرئيسية التي تواجه البشرية في القرن الحادي والعشرين أزمة إمدادات الطاقة. يتم توفير حوالي 85 ٪ من إجمالي استهلاك الطاقة في العالم من خلال استخدام الوقود الأحفوري ، والذي بالإضافة إلى حقيقة أن موارده محدودة ولن يلبي احتياجات الطاقة للبشرية في السنوات القادمة ؛ تتسبب في إطلاق كمية كبيرة من غازات الدفيئة ، بما في ذلك ثاني أكسيد الكربون. بعد انبعاث غازات الدفيئة في الفضاء ، تحدث تغيرات مناخية ، بما في ذلك التغيرات في كمية الأمطار السنوية والتغيرات في درجة الحموضة في مياه البحر ، مما يهدد صحة الإنسان. في الواقع ، تتوسع الآثار البيئية الضارة بشكل كبير ، ومع استمرار الظروف الحالية لكوكب الأرض ، فإنه سيتجه نحو ظروف غير مقبولة للأجيال القادمة. لحل هذه المشاكل ، فإن التطورات الأساسية في مجال الطاقة وقبول المجتمع لاستهلاك مواد كربونية أقل ضرورية للغاية. لذلك ، فإن أهمية استخدام المصادر النظيفة والمتجددة كبديل مناسب ومحتمل للوقود الأحفوري إلزامية أكثر.

الهيدروجين هو ناقل طاقة نظيف وقابل للتخزين ومستدام وصديق للبيئة يمكن إنتاجه من خلال التحليل الكهربائي للمياه وهو فعال في مكافحة تغير المناخ وتحقيق انبعاثات صفرية من غازات الاحتباس الحراري. لأن دورة إنتاج واستهلاك وتجديد الهيدروجين تتم بدون انبعاث الكربون. لكن إنتاج الهيدروجين من خلال تحلل المياه النقية سيضع ضغطًا كبيرًا على موارد المياه العذبة في العالم. لذلك ، فإن اعتماد تقنية التحليل الكهربائي للمياه على موارد المياه العذبة سيكون تهديدًا كبيرًا للبيئة المستدامة. من ناحية أخرى ، تعد المياه المالحة وذات الجودة المنخفضة في المحيطات والبحار أحد الموارد العديدة الموجودة على كوكب الأرض والتي يمكن استخدامها اقتصاديًا لحل التغيرات المناخية وتوفير الطاقة النظيفة ، بحيث يتم التحليل الكهربائي لمياه البحر لإنتاج الهيدروجين المستدام والمعالجة الحيوية يمكن أن تصبح تقنية جذابة ومرنة. في الواقع ، تُذكِّر تقنية التحليل الكهربائي لمياه البحر بمقولة "قتل عصفورين بحجر واحد" لأنه يمكن استخدامها لإنتاج الهيدروجين وتحلية مياه البحر. تعتبر المحفزات الكهربائية مكونًا رئيسيًا للأنظمة الكهروكيميائية لتحلل مياه البحر. لذلك ، فإن تطوير واستخدام المحفزات الكهربائية المناسبة ، والتي تكون موادها مجدية اقتصاديًا وتتمتع باستقرار جيد ضد تآكل مياه البحر ، وفي النهاية تظهر كفاءة وأداء أفضل في مجال توفير الطاقة النظيفة والبيئة الصحية ، هو أمر مهم للغاية.

الآن في بحث رائد مجموعة من الباحثين من جامعة شريف للتكنولوجيا في ايران تم نظريًا وتجريبيا  تصميم وتصنيع محفزات كهربائية مستقرة ومتوافقة حيويًا بتكاليف منخفضة بوظيفة مزدوجة التحلل الفعال والدائم لمياه البحر إلى وقود الهيدروجين والأكسجين ، وكذلك إضعاف والتحكم في التفاعلات الحالية التنافسية والمزعجة.غرقوا في مياه البحر. باختصار ، تشتمل المحفزات الكهربية ذات البنية النانوية القائمة على النيكل على كريات مجهرية من أكسيد النيكل ، بحيث يتم تغطية سطح هذه الكرات المجهرية بشكل موحد ومكثف تمامًا بواسطة مجموعة من الهياكل النانوية على شكل قضيب ، مما سيؤدي إلى بنية هرمية ثلاثية الأبعاد مع شكل شكل الهندباء.

إن وجود ومشاركة سطح عالي الفعالية مع العديد من المواقع النشطة بسبب تكوين هذه البنية ، وتحسين النشاط الداخلي لكل موقع نشط ، فضلاً عن القدرة على نقل الشحنة الفعالة بسبب التوصيل الكهربائي الجيد ، يزيد من نشاط التحفيز الكهربائي النظام المطور من أجل أداء كل من التفاعلات النصفية لإنتاج غاز الهيدروجين والأكسجين وإضعاف والتحكم في التفاعلات المزعجة والتنافسية في مياه البحر. يمكن أن يعزى الاستقرار الجيد للمحفز الكهربائي المركب بشكل أساسي إلى مقاومة التآكل للهيكل الهرمي لأكسيد النيكل. نتائج هذا البحث لا تشير فقط إلى إمكانية استخدام المحفزات الكهربائية المعدنية غير النبيلة لإنتاج وقود الهيدروجين والأكسجين من المياه المالحة للبحر ، ولكن أيضًا مقاربة جديدة للتصميم العقلاني والفعال للهياكل ذات الهيكل الهرمي ثلاثي الأبعاد للاستخدام في مجال التحويل ويوفر تخزين الطاقة بشكل جيد للغاية.