علماء يطورون محفزًا جديدًا لإنتاج الهيدروجين بكفاءة عالية
لقد طور الباحثون محفزًا جديدًا يعزز إنتاج الهيدروجين من خلال التحليل الكهربائي للماء. يعد هذا التقدم أكثر استدامة وفعالية من حيث التكلفة لتوليد الهيدروجين الأخضر. نُشر الدراسة في 3 أكتوبر 2025.
في اختراق حديث، قاد فريق من الكيميائيين في جامعة كاليفورنيا، بيركلي، تطوير محفز مبتكر قائم على الكوبالت مصمم لتحسين كفاءة إنتاج الهيدروجين من خلال التحليل الكهربائي للماء. تناقش البحث، الذي تفصله مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية، التحديات الرئيسية في تخزين الطاقة المتجددة وإنتاج الوقود النظيف.
يعمل المحفز من خلال تسهيل تفاعل تطور الأكسجين (OER)، وهو خطوة حاسمة لكنها مكلفة من حيث الطاقة في فصل الماء إلى هيدروجين وأكسجين. تعاني المحفزات التقليدية، التي غالبًا ما تعتمد على معادن ثمينة باهظة الثمن مثل الإيريديوم أو الروثينيوم، من تكاليف عالية ومتانة محدودة. ومع ذلك، يظهر المادة الجديدة من فوسفات الكوبالت استقرارًا وأداءًا فائقًا في ظروف pH محايدة، محاكيًا العمليات الإنزيمية الطبيعية.
"يحقق محفزنا أكثر من 90% كفاءة في إنتاج الهيدروجين، متفوقًا على الأنظمة المتقدمة باستخدام مواد وفيرة وغير سامة"، قالت الباحثة الرئيسية الدكتورة إيميلي تشين في ملخص الدراسة. أظهرت التجارب التي أجريت لأكثر من 100 ساعة تدهورًا ضئيلًا، مع الحفاظ على المحفز على مستويات نشاط فوق 85%.
يكشف السياق الخلفي أن الهيدروجين حاسم لنزع الكربون من القطاعات مثل النقل والصناعة، لكن طرق الإنتاج الحالية تساهم بشكل كبير في الانبعاثات العالمية. يبني هذا التطوير على أعمال سابقة في التحفيز المستوحى من الأحياء، بهدف التوسع للتحليل الكهربائي الصناعي. اختبر الفريق المحفز في جهاز تحليل كهربائي مخبري، مولدًا الهيدروجين بمعدلات 10 مللي أمبير لكل سنتيمتر مربع.
تشمل الآثار المحتملة انخفاضًا في تكاليف الهيدروجين الأخضر بنسبة 20-30%، مما يجعله تنافسيًا مع الهيدروجين المشتق من الوقود الأحفوري. ومع ذلك، يلاحظ الباحثون أن التحسين الإضافي مطلوب للتطبيقات الواقعية، مثل التكامل مع مصادر الطاقة المتجددة مثل الشمسية أو الرياح.
تسلط الدراسة الضوء على وجهات نظر متوازنة: بينما واعدة، يحذر الخبراء من أن القابلية للتوسع والاختبارات الميدانية طويلة الأمد لا تزال عقبات. أكد المؤلف المشارك الدكتور مايكل لي: "هذه خطوة إلى الأمام، لكن الجهود التعاونية عبر التخصصات ستكون أساسية لتحقيق إمكاناتها الكاملة."
بشكل عام، تؤكد هذه الابتكار الجهود المستمرة لتقدم تقنيات الطاقة المستدامة وسط التحديات المناخية.