علماء أكسفورد يطورون جهازًا عائمًا ثوريًا ينتج الماء العذب والهيدروجين

ولمواجهة التحديات المختلفة الناجمة عن أزمة الطاقة، يستكشف العلماء طرقًا مبتكرة لحصد مصادر الطاقة المتجددة لتعزيز تنمية الموارد الحيوية اللازمة لبقاء البشرية في السنوات القادمة.

ولتحقيق هذه الغاية، ابتكر الباحثون جهازًا عائمًا يعمل بالطاقة الشمسية يمكنه تحويل المياه الملوثة أو مياه البحر إلى وقود هيدروجيني ومياه نظيفة في أي مكان في العالم. وهي أداة ذات أهمية كبيرة أيضاً لأنها لا تؤدي إلى احتلال الأراضي الصالحة للزراعة.

ومن الممكن أن يؤدي الطهي باستخدام الهيدروجين الأخضر، الذي يتم الحصول عليه بسعر رخيص من الماء، إلى تحسين نوعية حياة أفقر السكان الذين يستخدمون الآن الوقود الملوث المنزلي للطهي اليومي. علاوة على ذلك ، لا يزال 1.8 مليار شخص على مستوى العالم يفتقرون إلى إمكانية الوصول إلى مياه الشرب في المنزل، ومن شأن جهاز التقطير هذا أن يحسن حياتهم بشكل كبير.

هذه التكنولوجيا، التي ابتكرها فريق من جامعة كامبريدج، يمكن أن تصبح حيوية في المناطق المحدودة الموارد أو خارج الشبكة، لأنها تعمل مع أي مصدر للمياه المفتوحة ولا تحتاج إلى كهرباء خارجية. وقد ثبت أن الجهاز ينتج مياهًا نظيفة من المياه الملوثة بشدة، والمياه المالحة، وحتى من نهر كام في وسط كامبريدج.

ونشرت تفاصيل عمل الفريق في مجلة Nature Water.

إلهام لعملية التمثيل الضوئي

استلهم الفريق المشروع من عملية التمثيل الضوئي، وهي العملية التي تقوم النباتات من خلالها بتحويل ضوء الشمس إلى طعام. ومع ذلك، على عكس الإصدارات السابقة من "الورقة الاصطناعية"، التي يمكن أن تنتج الهيدروجين الأخضر من مصادر المياه النقية، يمكن لهذه الأداة الجديدة إنتاج مياه الشرب النظيفة من مصادر ملوثة أو مالحة.

المشكلة التي وجد العلماء أنفسهم أمامها هي أن إنتاج الهيدروجين من الماء يتطلب عادة مياه نقية تماما، وبالتالي كان من الضروري إجراء عمليتين مختلفتين: أولا تنقية المياه ومن ثم إنتاج الهيدروجين، وهو أمر معقد للغاية. أداة واحدة فقط.. "يجب أن يبدأ تقسيم الماء بواسطة الطاقة الشمسية، حيث يتم تقسيم جزيئات الماء إلى هيدروجين وأكسجين، بماء نقي تمامًا لأن أي ملوث يمكن أن يسمم المحفز أو يسبب تفاعلات كيميائية جانبية غير مرغوب فيها"، كما يقول الدكتور تشانون بورنونجروج من جامعة كامبريدج. وقال يوسف حميد قسم الكيمياء في بيان.

يتضمن هذا التحدي قيام العلماء بتطوير تقنية مبتكرة تتضمن وضع محفز ضوئي على شبكة كربونية ذات بنية نانوية، وهو ماص ممتاز للضوء والحرارة ويولد بخار الماء اللازم للمحفز الضوئي لإنتاج الهيدروجين. تسمح شبكة الكربون المسامية، المطلية لمقاومة الماء، للمحفز الضوئي بالطفو والابتعاد عن الماء الموجود بالأسفل، حيث يمكن أن تتداخل الملوثات مع تشغيله. وهنا صورة لكيفية عمل السيارة.

جهاز متعدد الاستخدامات

كما تتيح التكنولوجيا الجديدة استغلال الطاقة الشمسية بشكل أفضل، حيث قال محمد أنور، الباحث في هذا المجال، إن "عملية إنتاج الوقود الشمسي، المدفوع بالضوء، لا تستخدم سوى جزء صغير من الطيف الشمسي، الذي لا يزال غير مستخدم". للطاقة الشمسية.''الطاقة الشمسية'' في بيان.

وضع الباحثون طبقة بيضاء ماصة للأشعة فوق البنفسجية فوق الأداة العائمة لإنتاج الهيدروجين من خلال تقسيم الماء. وينتقل باقي الطيف الشمسي إلى الجزء السفلي من الجهاز، حيث يبخر الماء. ويقول الباحثون إنهم بهذه الطريقة يستفيدون بشكل أكبر من الضوء، لأنه يستقبل البخار اللازم لتخليق الهيدروجين والباقي بخار ماء، وبالتالي يحاكي ورقة حقيقية.

يقول الفريق إن هذا العنصر يتميز بتصميم بسيط يمكن ضبطه بدقة في خطوات قليلة فقط، ويعمل بشكل جيد مع الماء من مجموعة واسعة من المصادر . وهذا يمكن أن يساعد في تخفيف مشاكل الطاقة والمياه العالمية من خلال توفير الوقود والمياه النظيفة. تخيل التأثير الذي يمكن أن يحدثه ذلك على المجتمعات التي لا تتوافر لها المياه العذبة والتي تعاني أيضًا من نقص مصادر الطاقة، والدفعة التي يمكن أن تقدمها للإنتاج الزراعي في المناطق المحرومة.

"إنها تتحمل الملوثات بشكل كبير والتصميم العائم يسمح للركيزة بالعمل في المياه العكرة أو الموحلة للغاية. قال Pornrungroj، إنه نظام متعدد الاستخدامات للغاية.

المقال علماء أكسفورد يطورون جهازًا عائمًا ثوريًا ينتج الماء العذب والهيدروجين يأتي من السيناريوهات الاقتصادية .