قد تتشكل ملامح طريق أرخص لإنتاج الهيدروجين
لطالما طُرح الهيدروجين بوصفه ناقلًا واعدًا للطاقة في الصناعات والتطبيقات التي يصعب كهربةُها مباشرة. لكن أحد القيود الاقتصادية الأساسية لهذه التقنية هو كلفة إنتاج الهيدروجين بصورة نظيفة وعلى نطاق واسع. ويمكن للتحليل الكهربائي للماء المدعوم بالكهرباء المتجددة أن يحقق ذلك، غير أن الأنظمة غالبًا ما تعتمد على معادن مجموعة البلاتين المكلفة لتحقيق أداء قوي ومتانة عالية.
يقول فريق بحثي بقيادة Gang Wu في جامعة واشنطن في سانت لويس إنه عرض بديلًا محتملًا: محفزًا خاليًا من البلاتين ومبنيًا من فوسفيدين لاستخدامه في محلل كهربائي للماء بغشاء تبادل أنيوني. ووفقًا للنص المصدر المقدم، عمل المحفز لمدة 1,000 ساعة في ظروف معيارية صناعية وتفوق على كل من كاثود مقارن متقدم من أحدث ما توصلت إليه التقنية وعلى معيار من معادن مجموعة البلاتين عند اقترانه بأنود من النيكل والحديد.
وتشير الدراسة، المنشورة في Journal of the American Chemical Society، إلى هدف رئيسي في مجال الهيدروجين النظيف: تقليل الاعتماد على مواد محفزة نادرة ومكلفة من دون التضحية بالأداء. وإذا أمكن تحسين هذه المقايضة، فقد تصبح اقتصاديات إنتاج الهيدروجين المتجدد أكثر جاذبية لتخزين الطاقة والمواد الأولية الصناعية واستخدامات النقل المستقبلية.
لماذا تمثل معادن مجموعة البلاتين عنق زجاجة كبيرًا
تفصل المحللات الكهربائية الماء إلى هيدروجين وأكسجين باستخدام الكهرباء. ومن حيث المبدأ، تبدو العملية بسيطة. لكن عمليًا، يتطلب تحقيق كفاءة عالية وعمر تشغيلي طويل مواد محفزة تستطيع تسريع التفاعل وتحمل الظروف الكهروكيميائية القاسية.
وهنا كانت معادن مجموعة البلاتين تتمتع تاريخيًا بميزة. فهي فعالة للغاية، لكنها أيضًا باهظة الثمن. ويمكن لتكلفتها أن ترفع السعر الرأسمالي لأنظمة التحليل الكهربائي وتحد من مدى قدرة التقنية على التوسع اقتصاديًا. وبالنسبة إلى المدافعين عن الهيدروجين النظيف، فإن استبدال هذه المواد أو تقليلها إلى الحد الأدنى يعد من أكثر السبل المباشرة لخفض عوائق النشر.
ركز فريق جامعة واشنطن على محللات الماء بغشاء تبادل أنيوني، أو AEMWEs. ويعد هذا التصميم جذابًا لأنه يتيح طريقًا إلى أداء عالٍ باستخدام مواد أقل تكلفة من بعض تصاميم المحللات الكهربائية الأخرى. لكن النجاح لا يزال يعتمد على العثور على محفزات نشطة ومتينة في آن واحد.
