إنتاج طاقة الهيدروجين.. الطريقة الجديدة أكثر أمانا وبساطة وكفاءة

نشر موقع "سايتيك ديلي" تقريرا من معهد KTH الملكي للتكنولوجيا في السويد، قال فيه إن علماء من السويد طوروا طريقة مبتكرة لتوليد الطاقة الهيدروجينية بكفاءة معززة. تقوم هذه العملية بفصل الماء إلى أكسجين وهيدروجين، مع منع احتمالية الجمع بين الغازين.

وذكر التقرير الذي ترجمته "عربي21"، أنه جرى تطوير الطريقة الجديدة في معهد KTH الملكي للتكنولوجيا في ستوكهولم، وهي تفصل عملية التحليل الكهربائي القياسية لإنتاج غاز الهيدروجين، الذي يقسم جزيئات الماء عن طريق تمرير تيار كهربائي.

وعلى النقيض من الأنظمة السائدة، فإنها تنتج غازي الأكسجين والهيدروجين الناتجين بشكل منفصل وليس في وقت واحد في نفس الخلية، حيث يجب فصلهما بواسطة حواجز غشائية.

ويقول الباحث إستيبان توليدو، الذي يُحضّر لدرجة الدكتوراه  في KTH الذي شارك في تأليف الورقة المنشورة اليوم في Science Advances   مع جويديب دوتا، أستاذ الفيزياء التطبيقية فيKTH. كما أنه يلغي الحاجة إلى المعادن الأرضية النادرة.

حصل الباحثان على براءة اختراع للنظام وتم إنشاء شركة تحت إسم Caplyzer AB من خلال KTH Innovation لتوسيع نطاق التكنولوجيا.

يقول دوتا إن كفاءة فرادي لغاز الهيدروجين أظهرت أنها تبلغ 99%. أفاد الباحثون أيضا أن الاختبارات المعملية لم تظهر أي تدهور واضح في القطب نتيجة للاختبارات طويلة المدى، وهو أمر مهم للتطبيقات التجارية، وفقا للتقرير.

وذكر التقرير أن إنتاج الهيدروجين من الماء يولد الأكسجين دائما. يحتوي المحلل الكهربائي القلوي النموذجي على قطبين موجب وسالب مقترنين داخل حجرة من الماء القلوي، ويفصل بينهما حاجز نافذ للأيونات. عند تمرير تيار كهربائي، يتفاعل الماء عند الكاثود عن طريق تكوين الهيدروجين وأيونات الهيدروكسيد سالبة الشحنة والتي تنتشر عبر الحاجز إلى القطب الموجب لإنتاج الأكسجين.

لكن الحاجز يسبب مقاومة، وإذا تذبذبت الشحنة الكهربائية، يزداد خطر حدوث خليط متفجر بين الأكسجين والهيدروجين.

يقول توليدو إن إعادة تصور التحليل الكهربائي للمياه يمهد الطريق لشكل أكثر موثوقية لإنتاج الطاقة الخضراء، ودمج مصادر متقطعة مثل الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح.

ويقول: "نظرا لأننا لا نخاطر بخلط الغازات، فيمكننا العمل على نطاق أوسع من مدخلات الطاقة. من الأسهل بكثير الاقتران بالطاقات المتجددة التي توفر طاقة متغيرة بشكل عام".

يتم التحايل على الإنتاج المتزامن للغازات عن طريق استبدال أحد الأقطاب الكهربائية بقطب كهربائي فائق السعة مصنوع من الكربون. تقوم هذه الأقطاب الكهربائية بتخزين وإطلاق الأيونات بالتناوب، مما يؤدي إلى فصل إنتاج الهيدروجين والأكسجين بشكل فعال، وفقا للتقرير.

عندما يكون القطب مشحونا سلبيا وينتج الهيدروجين، يقوم المكثف الفائق بتخزين أيونات الهيدروكسيد الغنية بالطاقة (OH). عندما يتم تبديل اتجاه التيار، يطلق المكثف الفائق الـ OH الممتص، ويتم إنتاج الأكسجين عند القطب الموجب الآن.

يقول دوتا: "يقوم قطب كهربائي واحد بإطلاق كل من الأكسجين والهيدروجين. إنها تشبه إلى حد كبير بطارية قابلة لإعادة الشحن تنتج الهيدروجين - يتم شحنها وتفريغها بالتناوب. الأمر كله يتعلق بإكمال الدائرة".

المصدر: عربي21