تقنية جديده لإنتاج الهيدروجين تخفض التكلفة لعشرات الأضعاف مقارنة بالتقنيات الموجودة
مايزال البحث والتطوير في مجال الهيدروجين يلقى باهتماماً كبيراً من قبل الباحثين حول العالم كونه مصدر مستقبلي محتمل للطاقة النظيفة و كبديل للوقود الأحفوري. وعلى وجه الخصوص يسعى كثير من الباحثين في تطوير تقنية التحليل الكهربائي للمياه لانتاج الهيدروجين الأخضر من مصادر متجددة و نظيفة وذلك باستخدام تقنية المحلل الكهربي المائي بغشاء تبادل البروتون (PEMWE) و الموجودة حاليًا في عدد قليل من البلدان المتقدمة. لكن المشلكة الأكبر هو أن هذه التقنية تستخدم محفزات معدنية باهظة الثمن وأغشية تبادل بروتون قائمة على الكربون المشبع بالفلور مما يرفع تكاليف تصنيعها. ولهذا السبب طور فريق بحثي في كوريا مؤخرًا تقنية جديدة للجيل متقدم من المحلل الكهربائي حيث قاموا بتحسين العمر الافتراضي و الأداء بشكل كبير مع خفض التكلفة.
جاء هذا الانجاز العلمي في إطار البحث المشترك بين فريق البحث للدكتور So Young Lee في مركز أبحاث الهيدروجين وخلايا الوقود في المعهد الكوري للعلوم والتكنولوجيا و فريق البروفيسور يونغ مو لي من قسم هندسة الطاقة ، جامعة هانيانغ. حيث استطاع الباحثون تطوير محلل كهربائي يحتوي على غشاء تبادل الأنيون (AEMWE) والذي من المتوقع أن يحل محل تقنية PEMWE الحالية المكلفة والتي تحتوي على غشاء تبادل البروتون. شاهد صورة المحلل الكهربائي المقترح من قبل الباحثين.
Image source: Nanjun Chen
حيث لا تعتمد تقنية AEMWE على أقطاب مجموعة البلاتين المعدنية الباهظة الثمن وذلك لأنها تستبدل مادة لوحة الفصل لخلية التحليل الكهربائي بالحديد بدلاً من التيتانيوم. فلذلك عند مقارنة سعر المادة المحفزة و المواد الفاصلة لوحدها في المحفز الكهربائي فإن تكلفة التصنيع تنخفض بحوالي 3000 ضعف مقارنة بتكلفة تصنيع تقنية المحلل الكهربائي السائدة PEMWE الحالية. ومع ذلك ، لم يتم استخدام هذه التقنية تجاريًا بسبب الأداء المنخفض مقارنة بأداء تقنية PEMWE بالاضافة إلى موضوع متانة المحفز وعمره الافتراضي و التي تقل عن 100 ساعة من التشغيل المستمر.
لكن الفريق البحثي تمكن من تطوير مواد تبادل أنيون تعتمد على بولي (فلورينيل-كو-أريل بيبيريدينيوم) (PFAP) (غشاء إلكتروليت ورابط إلكترودي) وهو غشاء ذات موصلية و متانة عالية. حيث تمثل المواد المطورة متانة ممتازة لأكثر من 1000 ساعة من التشغيل وحققت أداء خلية قياسيًا جديدًا يبلغ 7.68 أمبير / سم 2. هذا هو حوالي ستة أضعاف أداء مواد التبادل الأنيون الحالية وحوالي أكثر ب 1.2 مرة من تقنية PEMWE باهظة الثمن و المستخدمة تجاريا في الوقت الحالي حيث تمتلك أداء يبلغ 6 أمبير / سم 2.
هذه النتائج تجعل هذه التقنية AEMWE تتجاوز حدود تقنية المحلل الكهربائي لإنتاج الهيدروجين الحالية من ناحية الكفاءة العالية والتكلفة. الأمر الذي يجعل من المتوقع أن تضع هذه التقنية حجر الأساس لإدخال تقنية المحلل الكهربائي من الجيل التالي في وقت زمني قصير وجعله منافس تجاري قوي في المستقبل.
رابط البحث العلمي للمطالعة
🎯 لأول مرة على مستوى الوطن العربي – فرصة تدريبية في مجال البحث والتطوير لتقنيات الطاقة المتجددة
