نجح الباحثون في إنتاج الهيدروجين "الأخضر" بكفاءة عالية وتكاليف منخفضة
الأمل الأولي لإنتاج كميات كبيرة من الهيدروجين الأخضر، والذي سيقلل بشكل كبير من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون البشرية: طور باحثون من جامعة تل أبيب طريقة جديدة لإنتاج الهيدروجين "الأخضر"، أي الهيدروجين المنتج بدون تلوث الهواء، بكفاءة عالية باستخدام محفز بيولوجي . يعتبر الهيدروجين مادة خام ضرورية في كل من الزراعة والصناعة، لكن 2% من الهيدروجين المنتج في العالم اليوم هو هيدروجين "أسود" أو "رمادي" يتم إنتاجه من الفحم أو الغاز الطبيعي وينبعث منه 95-9 طن من ثاني أكسيد الكربون كل طن من الهيدروجين. ووفقا للباحثين، يتم حاليا إنتاج الهيدروجين "الأخضر" بشكل رئيسي من خلال عملية تتطلب استخدام المعادن الثمينة والنادرة وتقطير الماء، مما يجعل الهيدروجين "الأخضر" أكثر تكلفة بما يصل إلى 12 مرة من الهيدروجين الملوث. 'رمادي'. ويعرب الباحثون عن أملهم في أنه سيكون من الممكن في المستقبل الاستفادة من الطريقة الجديدة التي طوروها تجاريا، لخفض التكاليف والتحول إلى استخدام الهيدروجين "الأخضر" سواء في الصناعة أو في الزراعة أو كمصدر للطاقة النظيفة.
تم تطوير الطريقة الجديدة من قبل طالب الدكتوراه يتسحاق غرينبرغ والدكتور أورين بن تسفي، بتوجيه من البروفيسور يفتاح يعقوبي من كلية علوم النبات والأمن الغذائي في كلية جورج س. وايز لعلوم الحياةوالبروفيسور ليهي أدلر أبراموفيتش من كلية طب الأسنان في كلية الطب ساكلر, ومركز علوم النانو وتكنولوجيا النانو. ونشرت نتائج الدراسة الواعدة في مجلة Carbon Energy المهمة.
عملية إنتاج أكثر كفاءة بنسبة 90%
يشرح يتسحاق غرينبرغ أن "الهيدروجين نادر جدًا في الغلاف الجوي، ويتم إنتاجه بواسطة إنزيمات موجودة في الكائنات المجهرية، والتي تتلقى الطاقة اللازمة له من عمليات التمثيل الضوئي. وفي المختبر، نقوم في الواقع بكهربة تلك الإنزيمات، أي، يحل القطب الكهربائي محل الشمس ويوفر الطاقة، والنتيجة هي عملية فعالة، ولا تتطلب الظروف القاسية، ومع ذلك، "يهرب" الإنزيم من الشحنة الكهربائية ويحتاج إلى تثبيته في مكانه عن طريق المعالجة الكيميائية. طريقة سهلة وفعالة لربط الإنزيم بالقطب الكهربائي والاستفادة منه."
في دراستهم الجديدة، استخدم الباحثون هيدروجيل (جل مائي) لربط القطب الكهربائي بالإنزيم، وبالتالي تمكنوا من إنتاج الهيدروجين الأخضر باستخدام محفز بيولوجي، وبكفاءة تزيد عن 90٪، مما يعني أن أكثر من 90٪ XNUMX% من الإلكترونات التي تم إدخالها إلى النظام بقيت في الهيدروجين بدون عمليات ثانوية.
"إن مادة الهلام نفسها معروفة، ولكن استخدامها لإنتاج الهيدروجين هو ابتكارنا"، يوضح البروفيسور يفتاح ياكوفي. "لقد نقعنا القطب الكهربائي في هذا الهلام الذي يحتوي على إنزيم لإنتاج الهيدروجين يسمى هيدروجيناز. يحافظ الهلام على الإنزيم لفترة طويلة حتى تحت الجهد الكهربائي ويجعل من الممكن إنتاج الهيدروجين بكفاءة عالية وفي الظروف البيئية الملائمة ويضيف البروفيسور ليهي أدلر أبراموفيتش: "الميزة الأخرى هي أن الجل يتجمع من تلقاء نفسه: ضعه في الماء المالح أيضًا تدخل المادة إلى الماء وتخضع للتجميع الذاتي، أي أنها ترتب نفسها في ألياف نانومترية تشكل الهلام. لقد أظهرنا أن هذه الألياف قادرة على لصق الإنزيم بالقطب الكهربائي. قمنا باختبار الجل على إنزيمين آخرين، إلى جانب الهيدروجيناز، وأثبتنا أنه قادر على لصق إنزيمات مختلفة على القطب الكهربائي."
"اليوم، يتم إنتاج الهيدروجين "الأخضر" بشكل رئيسي من خلال التحليل الكهربائي، الأمر الذي يتطلب معادن ثمينة ونادرة مثل البلاتين بالإضافة إلى تقطير الماء، مما يجعل الهيدروجين "الأخضر" أكثر تكلفة بما يصل إلى 15 مرة من الهيدروجين الملوث. "نأمل أن يكون من الممكن في المستقبل الاستفادة من طريقتنا تجاريًا، لخفض التكاليف والتحول إلى استخدام الهيدروجين "الأخضر" - سواء في الصناعة أو في الزراعة أو كمصدر للطاقة النظيفة". الدكتور أورن بن تسفي.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
