حقق فريق بحث بجامعة مدينة هونغ كونغ تقدمًا رائدًا في المواد النانوية من خلال تطوير محفز كهربائي عالي الكفاءة بنجاح. يمكن للمحفز أن يعزز توليد الهيدروجين بشكل كبير من خلال تقسيم الماء الكهروكيميائي.

يركز هذا الاكتشاف، الذي نُشر في مجلة نيتشر، على تطوير محفز كهربائي عالي الكفاءة يمكنه تعزيز توليد الهيدروجين من خلال تقسيم الماء بالتحفيز الكهربائي. تحمل الورقة عنوان “أثر النمو المعتمد على طور البلاتين على ثاني كبريتيد الموليبدينوم لتوليد الهيدروجين عالي الكفاءة”.

وقال البروفيسور تشانغ هوا – أستاذ كرسي هيرمان هو للمواد النانوية في جامعة هونغ كونغ – والذي يقود البحث: “يعتبر الهيدروجين الناتج عن تقسيم الماء بالتحفيز الكهربي أحد أكثر الطاقات النظيفة الواعدة لتحل محل الوقود الأحفوري في المستقبل القريب، مما يقلل التلوث البيئي ويساهم في تقليل التلوث البيئي”. تأثير الصوبة الزجاجية”.

يشمل المتعاونون في البحث مع البروفيسور تشانغ: البروفيسور أنتوني آر جي كوسيرناك من قسم الكيمياء في إمبريال كوليدج لندن وباحثين من الجامعات ومعاهد البحوث في هونغ كونغ والصين وسنغافورة والمملكة المتحدة.

يتمثل التطور الحاسم في البحث الذي تقوده جامعة هونغ كونغ في إنشاء محفزات جديدة باستخدام صفائح نانوية من ثنائي كالكوجينيد المعدن الانتقالي (TMD) كدعم، مما يتيح كفاءة فائقة وثباتًا عاليًا أثناء تفاعل توليد الهيدروجين التحفيزي الكهربي (HER)، وهي خطوة حيوية في الماء التحفيزي الكهربي. الانقسام، المعروف أيضًا باسم تقنية التحليل الكهربائي للماء، لإنتاج الهيدروجين.

كان الفريق يستكشف كيفية تحسين أداء عملية تفاعل تطور الهيدروجين من خلال هندسة المرحلة البلورية للمواد النانوية لعدة سنوات. على الرغم من أن صفائح ثنائي كالكوجينيد المعدن الانتقالي النانوية ذات المراحل البلورية غير التقليدية تمتلك إمكانات كبيرة لاستخدامها كدعامات محفزة، فإن تصنيع مثل هذه الصفائح النقية بدرجة كافية لتفاعل تطور الهيدروجين ليس بالأمر السهل.

ولكن في هذا البحث، طور فريق البروفيسور تشانغ طريقة جديدة لتحضير صفائح نانوية ثنائي كالكوجينيد المعدن الانتقالي ذات المرحلة غير التقليدية ذات درجة نقاء وجودة عالية. علاوة على ذلك، قاموا بدراسة نمو المعادن النبيلة المعتمد على الطور البلوري على دعامات الصفائح النانوية ثنائي كالكوجينيد المعدن الانتقالي.

من الناحية الفنية، وجدوا أن قالب الطور 2 إتش (2H-phase template) يسهل النمو الفوقي لجسيمات البلاتينيوم النانوية، في حين أن قالب الطور (‘1T) يدعم ذرات البلاتين المشتتة ذريًا مفردًا (s-Pt). يعمل (s-Pt/1T′-MoS2) المركب كمحفز عالي الكفاءة لتفاعل توليد الهيدروجين ويمكن أن يعمل لمدة 500 ساعة في المحلل الكهربائي للماء، مما يدل على أن صفائح النانو (1T′-TMD) يمكن أن تكون داعمًا فعالًا للعوامل الحفازة.

وأشار الدكتور شي زينيو – وهو باحث ما بعد الدكتوراه في قسم الكيمياء بجامعة هونغ كونغ والمؤلف الأول للورقة البحثية: “سوف نقوم بتطوير محفزات أكثر كفاءة بناءً على هذه النتيجة واستكشاف تطبيقاتها في التفاعلات الحفزية المختلفة”.

تعمل هذه النتائج على توسيع نطاق هندسة الطور في المواد النانوية، مما يمهد الطريق لتصميم وتركيب محفزات عالية الكفاءة، مما يساهم في طاقات أنظف وتنمية أكثر استدامة.

هذا يبدو واعدًا جدًا. وبينما لا يزال الاعتماد على البلاتين، إلا أن التطبيق يساعد على خفض الكمية المطلوبة وتحسين عمر المحلل الكهربائي.

على الرغم من ذلك، ونظرًا للجهود المبذولة للتوصل إلى طرق منخفضة التكلفة لتقسيم المياه، لا يمكن للبلاتين أن ينجح إلا إذا استمر لفترة طويلة جدًا. وهنا قد يكون لعمل هذا الفريق أهمية حقيقية.

سيتعين على المتحمسين أيضًا العمل على تكلفة الطاقة. تشير الأخبار والتعليقات إلى أن الطاقة ستأتي من “الإنتاج الزائد”، لكن تكاليف المصنع وصيانته ستكون مطلوبة.

وفي الوقت نفسه، دعونا نأمل أن تنطبق قيمة الاكتشاف في هذا أيضًا على إنتاج خلايا الوقود.

اقرأ أيضًا مؤشر ستاندرد آند بورز 500 يتراجع بعد إعلان بيانات التضخم الأمريكية

المصدر: أويل برايس