الإثنين , أكتوبر 21 2019
الرئيسية / أخبار / علماء يصممون جهازا يحول غاز ثاني أكسيد الكربون لوقود سائل
علماء يصممون جهازا يحول غاز ثاني أكسيد الكربون لوقود سائل
علماء يصممون جهازا يحول غاز ثاني أكسيد الكربون لوقود سائل

علماء يصممون جهازا يحول غاز ثاني أكسيد الكربون لوقود سائل


تمكن علماء من إيجاد طريقة لتحويل غاز ثاني أكسيد الكربون لوقود سائل. قد يشكل هذا الوقود مستقبل النقل المستدام (النقل منخفض التأثير على البيئة), كما أن خلايا الطاقة المصنوعة منه تمتلك طاقة أكبر من خلايا الهدروجين المماثلة بالحجم.

في السنوات الأخيرة، جذبت تكنولوجيا جديدة تعتمد على حمض الفورميك (حمض النمليك) انتباه العلماء لإمكانية استخدامها في الجيل الجديد من خلايا الوقود.

لا نفكر عادة بحمض الفورميك (المسبب لآلام لسعات النحل والنمل) على أنه مصدر للطاقة عادةً. لكنه في الحقيقة حامل هائل للطاقة. يتطلب الأمر حاليًا الكثير من الجهد لاستخلاص هذه الطاقة بشكل مفيد.

توصَّل مهندسو جامعة رايس في هيوستن بتكساس لطريقة ذكية للتخلص من بعض الخطوات في عملية استخلاص الطاقة من حمض النمليك، ما يجعل العملية أكثر فاعلية.

يقول الكيميائي هاوتيان وانج: «عادة ما نقوم بحل ثاني أكسيد الكربون في محلول سائل تقليدي مثل الماء المالح». تساعد هذه الأملاح الذائبة في تحويل الغاز إلى جزيء يخزن الطاقة (وهو حمض النمليك). لكن، ينتج لدينا سائل سميك جدًا، واستخراج حمض الفورميك منه عمل شاق.

يقول وانغ: «لذلك استخدمنا بدلًا من الكهروليت (المحلول الكهربائي (الماء المالح) ) النواقل الكهربائية الصلبة التي تنقل البروتونات (شوارد الهيدروجين) والتي يمكن تصنيعها من البوليمرات غير القابلة للذوبان أو المركبات غير العضوية، ما يلغي الحاجة إلى الأملاح».

كان استبدال المحلول الكهربائي بناقل صلب أحد التحسينات. والثاني هو إيجاد مُحفز قوي لتسريع العملية. أحد المشكلات الشائعة هي الحفاظ على المحفز في المكان الذي تريده دون أن تتدهور كفاءته أو أن نضطر إلى استبداله بمرور الوقت.

البزموت هو المحفز المناسب تمامًا لهذه العملية؛ إذ أنه أثقل من المعادن الأخرى القادرة على أداء نفس المهمة، لذا لن يتحرك بسهولة. نحتاج فقط إلى ما يكفي منه لتحويل الإنتاج من المختبرات إلى المعامل الصناعية. لكن, يتم إنتاج المحفزات حاليًا بالملليغرامات. وجد فريق البحث حلاً لهذه المشكلة أيضًا؛ « طورنا طريقة لإنتاجها بالكيلوغرامات», يقول شوان شيا أحد المشاركين بالبحث.

نتيجة كل هذا كان تصميم جهاز لتوجيه ثاني أكسيد الكربون عبر المحفز ليتحول إلى جزيء سالب الشحنة يسمى فورمات ومن ثم ينتشر في قلب الإلكتروليت الصلب، ويلتقي بأيونات الهيدروجين المنبعثة من تفاعل محفز ثاني مع الماء، ما يؤدي إلى إنتاج محلول شديد التركيز من حمض الفورميك.

علماء يصممون جهازا يحول غاز ثاني أكسيد الكربون لوقود سائل خلايا الطاقة المصنوعة من ثاني أكسيد الكربون انجاز جديد في مجال الطاقة النظيفة

يقول الكيميائي هاوتيان وانج: «عادة ما نقوم بحل ثاني أكسيد الكربون في محلول سائل تقليدي مثل الماء المالح». تساعد هذه الأملاح الذائبة في تحويل الغاز إلى جزيء يخزن الطاقة (وهو حمض النمليك). لكن، ينتج لدينا سائل سميك جدًا، واستخراج حمض الفورميك منه عمل شاق.

يقول وانغ: «لذلك استخدمنا بدلًا من الكهروليت (المحلول الكهربائي (الماء المالح) ) النواقل الكهربائية الصلبة التي تنقل البروتونات (شوارد الهيدروجين) والتي يمكن تصنيعها من البوليمرات غير القابلة للذوبان أو المركبات غير العضوية، ما يلغي الحاجة إلى الأملاح».

كان استبدال المحلول الكهربائي بناقل صلب أحد التحسينات. والثاني هو إيجاد مُحفز قوي لتسريع العملية. أحد المشكلات الشائعة هي الحفاظ على المحفز في المكان الذي تريده دون أن تتدهور كفاءته أو أن نضطر إلى استبداله بمرور الوقت.

البزموت هو المحفز المناسب تمامًا لهذه العملية؛ إذ أنه أثقل من المعادن الأخرى القادرة على أداء نفس المهمة، لذا لن يتحرك بسهولة. نحتاج فقط إلى ما يكفي منه لتحويل الإنتاج من المختبرات إلى المعامل الصناعية. لكن, يتم إنتاج المحفزات حاليًا بالملليغرامات. وجد فريق البحث حلاً لهذه المشكلة أيضًا؛ « طورنا طريقة لإنتاجها بالكيلوغرامات», يقول شوان شيا أحد المشاركين بالبحث.

نتيجة كل هذا كان تصميم جهاز لتوجيه ثاني أكسيد الكربون عبر المحفز ليتحول إلى جزيء سالب الشحنة يسمى فورمات ومن ثم ينتشر في قلب الإلكتروليت الصلب، ويلتقي بأيونات الهيدروجين المنبعثة من تفاعل محفز ثاني مع الماء، ما يؤدي إلى إنتاج محلول شديد التركيز من حمض الفورميك.

إلى الآن, يبدو أن الجهاز قادر على تحويل 42% من الطاقة الكهربائية المقدمة له لطاقة كيميائية بشكل حمض الفورميك.

قد تأتي هذه الطاقة الكهربائية من مصادر متجددة كالرياح أو الطاقة الشمسية، ما يشكل طريقة بسيطة لتخزين الطاقة من هذه الموارد. كما أن خلية منه تحتفظ بطاقة أعلى بـ 1000 مرة من خلية هدروجينية مماثلة لها بالحجم.

إن استخلاص وتحويل غاز ثاني أكسيد الكربون لوقود سائل يبدو حلًا جيدًا لمشكلة الاحتباس الحراري.

يبحث علماء آخرون في طرق لمحاكاة عملية التركيب الضوئي أو تحويل Co2 لمادة صلبة يمكننا أن ندفنها.

الشيء الوحيد الحقيقي أنه مهما كان الحل فيجب أن يلبي المصالح الاقتصادية أولًا ليُتبنّى.

المصدر


شاهد أيضاً

ابتكار عالمي في مجال الطاقة المتجددة ( الرياح ) تبتكره السورية سيرين حمشو

ابتكار عالمي في مجال الطاقة المتجددة ( الرياح ) تبتكره السورية سيرين حمشو الاهتمام العالمي …