أنشأ الباحثون محفزًا من اللجنين، وهو منتج ثانوي لإنتاج الورق، يعزز توليد الهيدروجين النظيف عبر التحليل الكهربائي للماء. يظهر المادة جهدًا فائضًا منخفضًا واستقرارًا عاليًا، مقدمًا بديلاً مستدامًا للمعادن النفيسة الباهظة الثمن. يمكن لهذا التقدم أن يجعل إنتاج الهيدروجين على نطاق واسع أكثر اقتصادية وصداقة للبيئة.
حول علماء في مؤسسات بما في ذلك جامعة قوانغدونغ للتكنولوجيا اللجنين، وهو نفاية وفيرة من صناعات الورق والبيورافينرية، إلى محفز عالي الأداء لإنتاج الهيدروجين. بتضمين جسيمات نانوية من أكسيد النيكل وأكسيد الحديد في ألياف كربونية مشتقة من اللجنين، طور الفريق هيكلًا يتفوق في تفاعل تطور الأكسجين، وهو خطوة رئيسية في التحليل الكهربائي للماء.
يشمل العملية الغزل الكهربائي والمعالجة الحرارية لتحويل اللجنين إلى ألياف كربونية مدوبة بالنيتروجين، والتي توفر التوصيلية ومساحة سطح عالية واستقرارًا. تدعم هذه الألياف أكاسيد المعادن، مكونة وصلة هيتروجنكشن على المستوى النانوي تسهل الارتباط الفعال وإطلاق الجزيئات الوسيطة. يمنع هذا التصميم تكتل الجسيمات، وهو مشكلة شائعة في محفزات المعادن الأساسية، ويعزز نقل الإلكترونات.
كشفت الاختبارات أن المحفز، المسمى NiO/Fe3O4@LCFs، يحقق جهدًا فائضًا قدره 250 مللي فولت عند 10 مللي أمبير سم² ويحافظ على الاستقرار لأكثر من 50 ساعة عند كثافات تيار عالية. يتفوق على محفزات المعدن الواحد، مع ميل تافل قدره 138 مللي فولت لكل عقد يشير إلى حركية سريعة. أكدت الطيفية رامان في الموقع وحسابات نظرية الوظيفية الكثافة دور الواجهة في دفع التفاعل.
«تطور الأكسجين هو واحد من أكبر العوائق أمام إنتاج الهيدروجين الفعال»، قال يانلين تشين، المؤلف المقابل. «يعملنا يظهر أن محفزًا مصنوعًا من اللجنين... يمكن أن يوفر نشاطًا عاليًا ومتانة استثنائية».
يستفيد النهج من اللجنين الوفير عالميًا، متجنبًا الحاجة إلى المعادن النادرة. «كان هدفنا تطوير محفز لا يؤدي جيدًا فحسب بل قابل للتوسع ومبني على مواد مستدامة»، أضاف المؤلف المشارك شيو تشينغ تشيو. يمكن أن يمتد هذا إلى تركيبات معادن أخرى وتفاعلات، داعمًا أهداف الطاقة النظيفة الأوسع. تظهر النتائج في Biochar X في 27 نوفمبر 2025.
