كشف فريق دولي من الباحثين بقيادة جامعة فلندرز عن عملية جديدة باستخدام مادة أكسيد بيروفسكايت القصدير Sn(II)، التي تتيح فصل الماء بالطاقة الشمسية بكفاءة عالية، ما يعزز تقنيات إنتاج الهيدروجين الأخضر المستدام.

تُعد هذه الدراسة، التي نُشرت في مجلة Journal of Physical Chemistry C المرموقة، خطوة رئيسية نحو تطوير تقنيات الهيدروجين الخضراء الخالية من الكربون. تعتمد هذه العملية على مصادر طاقة غير مُصدرة للغازات الدفيئة، وتهدف إلى تحقيق أداء عالي التكلفة والإنتاجية في عملية التحليل الكهربائي، مما يساهم في مستقبل طاقة مستدام.

مادة جديدة تحقق استقرارا كيميائيا فريدا

يشير البروفيسور غونثر أندرسون من معهد فلندرز لعلوم النانو والتكنولوجيا إلى أن المادة الجديدة من نوع "بيروفسكايت القصدير (Sn(II))" تقدم استراتيجية كيميائية مبتكرة لامتصاص نطاق واسع من طاقة الشمس واستخدامها في تفاعلات إنتاج الوقود.

يقول البروفيسور بول ماغارد من قسم الكيمياء والكيمياء الحيوية في جامعة بايلور:

"المادة التي أبلغنا عنها تمثل استراتيجية كيميائية فريدة تمكّن من استخدام أشعة الشمس في تحفيز التفاعلات الكيميائية لإنتاج الوقود على أسطح المواد."

خصائص مادة بيروفسكايت القصدير

تمتاز مركبات Sn(II) بخواص تفاعلية عالية مع الماء وثنائي الأكسجين، وهو ما يحد عادةً من تطبيقاتها التقنية. لكن الفريق نجح في تحقيق استقرار كيميائي جديد لهذه المركبات باستخدام نهج "النواة والقشرة"، مما يفتح الباب أمام استخدام هذه المادة في تطبيقات جديدة مثل التحفيز الكيميائي.

إمكانيات في أبحاث الطاقة الشمسية

يتجه البحث في مجال الطاقة الشمسية إلى تطوير أنظمة توليد بيروفسكايت منخفضة التكلفة وعالية الأداء كبديل للأنظمة التقليدية القائمة على السيليكون.

من خلال التحليل الكهربائي (عند فصل الماء إلى هيدروجين وأكسجين باستخدام تيار كهربائي) أو تقسيم الماء الكيميائي الحراري، يمكن إنتاج الهيدروجين الأخضر باستخدام طاقة شمسية مركزة أو الحرارة الناتجة عن المفاعلات النووية.

تأثير بيئي وإنتاج صناعي

يعتمد التأثير البيئي وكفاءة الطاقة في إنتاج الهيدروجين على كيفية إنتاجه. توفر العمليات المعتمدة على الطاقة الشمسية بديلاً واعدًا لإنتاج الهيدروجين على نطاق صناعي مع تأثير بيئي أقل مقارنة بالمصادر التقليدية.

تعاون دولي وبحث متقدم

استندت الدراسة إلى أبحاث سابقة قادها البروفيسور بول ماغارد، الذي تعاون مع خبراء من جامعة أديلايد وألمانيا. شارك البروفيسور غريغ ميثا، أستاذ الكيمياء بجامعة أديلايد، في استكشاف النشاط الفوتوكاتالي لمجموعات المعادن على أسطح الأكسيد ضمن تقنيات المفاعلات.

يمثل هذا الاكتشاف قفزة كبيرة نحو تطوير تقنيات الهيدروجين الأخضر. من خلال الجمع بين الابتكار الكيميائي والطاقة الشمسية، نقترب خطوة أخرى من تحقيق مستقبل طاقة نظيفة ومستدامة.