’تطور الهيدروجين‘ قد يوفّر مصدرًا مستدامًا للطاقة

تمكّن العلماء من اكتشاف حفّاز خال من المعدن، مناسب للتطبيق التجاري، ويمكنه أن يلعب دورا في شطر الماء لإنتاج الهيدروجين بالوسائل الكهرميكانيكية – عبر عملية يطلق عليها اسم تفاعل تطوير الهيدروجين (HER).

عمدت الدراسة -التي أجريت تحت قيادة شيزانغ كياو، من جامعة أديلايد، وضمّت كلا من ييهان زهو ويو هان، من جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية في ثول، السعودية- إلى اختبار حفّاز يتألف فقط من الكربون والنيتروجين من أجل تفاعل تطوير الهيدروجين.

يُعَدُّ الهيدروجين المصدر المحتمل الأكثر استدامة للطاقة في كوكب الأرض؛ إذ يحتوي على طاقة أكثر كثافة من أي وقود آخر، ولا تنبعث منه أي ملوثات عند احتراقه، وهو متوافر باعتباره أحد مكونات الماء.

تتطلب عملية تفاعل تطوير الهيدروجين عادة حفّازا فعّالا، وقد قدّم البلاتين على مر التاريخ أفضل النتائج، ولكنه نادر وباهظ الثمن. أما المعادن الانتقالية الأخرى مثل النيكل أو الموليبدينوم فأقل كفاءة، وهي عرضة للتآكل.

تمكّنت المركبات الهجينة، المشكّلة من نتريد الكربون الغرافيتي والغرافين المطلي بالنيتروجين، من تحفيز تفاعل تطوير الهيدروجين بنفس الكفاءة التي تتمتع بها الحفّازات الانتقالية معدنية الأساس، دون أن تكون عرضة للتآكل. وقد كانت الخصائص التحفيزية للمادة الهجينة ناتجة عن التآزر بين المُكوّنَيْن. يوفّر نتريد الكربون مواقع امتزاز الهيدروجين، في حين يسهّل الغرافين المطلي بالنيتروجين انتقال الإلكترونات في أثناء عملية إرجاع البروتونات.

"تقدّم هذه الدراسة دليلا واضحا وراسخا على أن الأجزاء المتقابلة، جيدة التصميم، والخالية من المعادن، تتميز بفاعلية عالية لإحداث تفاعل تطوير الهيدروجين المُحَفّز إلكترونيا، كما هي حال المعادن الثمينة، موسّعة بالتالي من طيف محفّزات تفاعل تطوير الهيدروجين وغيره من التفاعلات المحفّزة إلكترونيا ذات الصلة بالطاقة"، وفقا لرأي كياو.