📷
صمم باحثو جامعة كاليفورنيا الأمريكية جهازًا يمكنه استخدام الطاقة الشمسية لتوليد الطاقة وتخزينها بتكلفة منخفضة وبكفاءة ، والتي يمكن استخدامها في تشغيل الأجهزة الإلكترونية ، وإنشاء وقود الهيدروجين للسيارات الصديقة للبيئة.
يمكن للجهاز أن يجعل سيارات الهيدروجين في متناول العديد من المستهلكين لأنه ينتج الهيدروجين باستخدام النيكل والحديد والكوبالت ، وهي عناصر أكثر وفرة وأقل تكلفة من البلاتين والمعادن النفيسة الأخرى التي تستخدم حاليا لإنتاج وقود الهيدروجين.
وقال ريتشارد كانير كبير مؤلفي الدراسة وأستاذ الكيمياء والكيمياء الحيوية المتميز بجامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس: "الهيدروجين هو وقود كبير للسيارات: إنه أنظف وقود معروف ، وهو رخيص ولا يضع أي ملوثات في الهواء ، بل إنه مجرد ماء". علم المواد والهندسة. "وهذا يمكن أن يقلل بشكل كبير من تكلفة سيارات الهيدروجين".
يمكن أن تكون التقنية ، الموصوفة في ورقة في مجلة Energy Storage Materials ، مفيدة بشكل خاص في المناطق الريفية ، أو الوحدات العسكرية التي تخدم في المواقع النائية.
وقال كانر "الناس بحاجة إلى وقود لتشغيل مركباتهم وكهرباءهم لتشغيل أجهزتهم." "الآن يمكنك جعل كل من الكهرباء والوقود مع جهاز واحد."
كما يمكن أن يكون جزءًا من حل للمدن الكبيرة التي تحتاج إلى طرق لتخزين فائض الكهرباء من شبكاتها الكهربائية.
"إذا كان بإمكانك تحويل الكهرباء إلى هيدروجين ، يمكنك تخزينها إلى أجل غير مسمى" ، كما يقول كانر ، وهو أيضًا عضو في معهد كاليفورنيا لنانو سيستمز.
تحتوي خلايا الوقود الهيدروجينية التقليدية والمكثفات الفائقة على قطبين كهربائيين: أحدهما إيجابي والآخر سلبي. يحتوي الجهاز الذي تم تطويره في جامعة كاليفورنيا لوس أنجلوس على قطب كهربائي ثالث يعمل كمكبر فائق ، يقوم بتخزين الطاقة ، وكجهاز لتقسيم المياه إلى هيدروجين وأكسجين ، وهي عملية تسمى التحليل المائي للماء. تتصل جميع الأقطاب الكهربائية الثلاثة بخلية شمسية واحدة تعمل كمصدر طاقة للجهاز ، ويمكن تخزين الطاقة الكهربائية التي يتم حصادها بواسطة الخلية الشمسية بإحدى طريقتين: كهروكيميائيًا في المكثف الفائق أو كيميائيًا كهيدروجين.
كما يعد الجهاز خطوة للأمام لأنه ينتج وقود الهيدروجين بطريقة صديقة للبيئة. وفي الوقت الحالي ، يأتي حوالي 95 في المائة من إنتاج الهيدروجين في جميع أنحاء العالم من تحويل الوقود الأحفوري مثل الغاز الطبيعي إلى هيدروجين - وهي عملية تطلق كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون في الهواء ، حسبما قال ماهر القاضي ، باحث ما بعد الدكتوراة في جامعة كاليفورنيا ، ومؤلف مشارك. البحث.
وقال القاضي "طاقة الهيدروجين ليست خضراء" ما لم يتم إنتاجها من مصادر متجددة. وأضاف أن استخدام الخلايا الشمسية والعناصر المتوفرة بكثرة لتقسيم المياه إلى هيدروجين وأكسجين له إمكانات هائلة لخفض تكلفة إنتاج الهيدروجين ، وأن هذا النهج يمكن أن يحل في نهاية المطاف محل الأسلوب الحالي ، الذي يعتمد على الوقود الأحفوري.
وقال كانر إن الجمع بين supercapacitor وتقسيم المياه في وحدة واحدة ، هو تقدم مماثل لأول مرة تم الجمع بين الهاتف ومتصفح الويب والكاميرا على الهاتف الذكي. وقال كانر إن التكنولوجيا الجديدة قد تؤدي في النهاية إلى تطبيقات جديدة لم يفكر فيها الباحثون حتى الآن.
صمم الباحثون الأقطاب الكهربائية في المقياس النانوي - أضعاف آلاف المرات من سمك شعرة الإنسان - لضمان أكبر مساحة سطح يمكن أن تتعرض للماء ، مما يزيد من كمية الهيدروجين التي يمكن للجهاز إنتاجها ويخزن المزيد من الشحن في supercapacitor. وعلى الرغم من أن الجهاز الذي صنعه الباحثون يتناسب مع راحة يدك ، قال كانر إنه من الممكن عمل نسخ أكبر لأن المكونات غير مكلفة.
وقال مير موسوي ، مؤلف مشارك في إنتاج السيارات الهيدروجينية: "بالنسبة لاستخدام السيارات الهيدروجينية على نطاق واسع ، لا تزال هناك حاجة إلى تكنولوجيا تخزن بأمان كميات كبيرة من الهيدروجين عند ضغط ودرجة حرارة عادية ، بدلاً من الأسطوانات المضغوطة المستخدمة حاليًا". ورقة وأستاذ الكيمياء في جامعة Tarbiat Modares في إيران.
Comments