مادة نانوية روسية تمكّن من تحويل الماء إلى وقود بأقل تكلفة
أفادت وکالة آنا الإخباریة، يُعتبر الهيدروجين من مصادر الطاقة الواعدة والصديقة للبيئة، ويُنتَج بفصل الماء إلى هيدروجين وأكسجين عبر تمرير طاقة كهربائية. ولتسريع هذا الانقسام يلزم استعمال محفزات خاصة تُحسّن سرعة وكفاءة التفاعل.
حالياً تُستخدم محاليل أو مركبات تحتوي على عنصر الإيريديوم (Ir) كمحفز لتفاعل تطوّر الأوكسجين، غير أن استخراج الإيريديوم مكلف ويستهلك طاقة كبيرة، كما أوضح ميخائيل سولداتوف، أستاذ مشارك في المعهد الدولي لأبحاث المواد الذكية بالجامعة الفيدرالية الجنوبية.
واقترح الفريق استخدام عنصر الروثينيوم بديلاً عن الإيريديوم، نظراً لوفرة الروثينيوم في قشرة الأرض بمقدار يتراوح بين خمسة إلى عشرة أضعاف، ولتعدد استخداماته في الطب والإلكترونيات والصناعات الكيميائية. ولتحسين أداء المحفز الجديد تم إضافة كميات صغيرة من عناصر أخرى.
يشبّه سولداتوف المحفز بالمغناطيس الذي يجب أن يمسك بمنتجات التفاعل لفترة زمنية ملائمة: فإذا كانت قوى الالتصاق قوية جداً تتباطأ العملية، وإذا كانت ضعيفة جداً لا تُمسك الجسيمات الوسيطة بما يكفي.
وبفضل الضبط الدقيق لقطبية الرابطة بين الروثينيوم والأكسجين (Ru–O) واختيار النسبة الملائمة من ذرات المعادن الأرضية النادرة، تم الوصول إلى نقطة توازن تُسهِل وتُوفّر تفاعل تطوّر الأوكسجين بشكل موثوق.
ويشير الباحثون إلى أن المادة الجديدة تُقلِّل استهلاك الطاقة في محطات إنتاج الهيدروجين من الماء، وتحدّ من تآكل المكونات وارتفاع حرارتها، مما يضمن تفاعلاً أكثر استقراراً لإنتاج الأكسجين.
واختتم سولداتوف بالقول إن المحفز يمكّن من خفض الجهد الزائد لتفاعل تطوّر الأوكسجين بعشرات الميلي فولت، وهو تأثير مهم لطاقة الهيدروجين لأن كل ميلي فولت يحدث فرقاً ملحوظاً. وأضاف أن الجهد الزائد القياسي للمحفز يبلغ 214 ميلي فولت، وهو أداء أفضل من معظم المحفزات القائمة على أكاسيد الروثينيوم، والتي تظهر نشاطاً واستقراراً أقل.
ويخطط فريق الجامعة الفيدرالية الجنوبية في المستقبل للتركيز على تطوير محفزات مخصّصة لتقنيات صناعية أخرى بالغة الأهمية.
