يمكن استخدام الطاقة الشمسية لحصاد الهيدروجين اقتصاديًا من الماء مساعدة في استبدال مصادر الوقود المعتمدة على الكربون وتقليل البصمة العالمية. ومع ذلك ، فقد كان من المستحيل عمليًا على البشر العثور على مواد يمكن أن تعزز إنتاج الهيدروجين بحيث يمكنها منافسة الوقود الكربوني اقتصاديًا.
في إحدى الدراسات ، أفاد فريق من الباحثين بقيادة جامعة ولاية بنسلفانيا أنهم اتخذوا خطوة نحو التغلب على التحدي الاقتصادي لإنتاج الهيدروجين من خلال باستخدام أجهزة الكمبيوتر للعثور على المواد التي يمكن أن تساعد في تسريع فصل الهيدروجين عند تعرض الماء للضوء. تُعرف هذه العملية باسم التحفيز الضوئي.
أهمية الهيدروجين
كل من الكهرباء و أنظمة الطاقة الشمسية يمكن استخدامها لفصل الهيدروجين عن الماء ، والذي يتكون من ذرتين هيدروجين وذرة أكسجين. يستخدم ضوء الشمس لتوليد الكهرباء لتوليد الهيدروجين ، والذي ، بدوره ، من المؤكد أنه سيتم تحويله مرة أخرى إلى كهرباء ، وقد لا يكون مفيدًا أو فعالًا من الناحية الاقتصادية.
على الرغم من استخدام الطاقة الشمسية لإنتاج الهيدروجين مباشرة من الماء لتجنب هذه الخطوة الإضافية ، يحتاج الباحثون إلى مواصلة دراسة كيفية استخدام التحويل المباشر للهيدروجين الشمسي بطريقة تنافس الوقود المعتمد عليه. الكربون ، مثل البنزين.
قام الباحثون بالإبلاغ عن النتائج التي توصلوا إليها في المجلة العلمية Energy and Environmental Science ، واستخدموا نوعًا من النهج الحسابي يسمى "فحص المواد عالية الإنتاجية" لتضييق نطاق قائمة تضم أكثر من 70,000 مركب مختلف من أجل ستة مرشحين واعدين أنه ، عند إضافته إلى الماء ، يمكنه تمكين عملية إنتاج الهيدروجين الشمسي.
شكل أرخص من أشكال الطاقة
إذا كان من الممكن تطوير هذه التكنولوجيا ، فسيكون ذلك كثيرًا أرخص من الناحية الاقتصادية. يمكن إنتاج الهيدروجين مقابل 1.60 دولار ، على عكس البنزين الذي تصل قيمته إلى 3.20 دولار. لذلك ، مقابل نصف السعر يمكنك الحصول على نفس القدر من الطاقة باستخدام الهيدروجين كما هو الحال مع البنزين بنصف السعر وتوفير الطاقة ، وهو أمر مفيد للبيئة.
الفريق المستخدم الكمبيوتر الزئير من جامعة ولاية بنسلفانيا لإجراء الحسابات. تعد أجهزة الكمبيوتر أهم أداة في تسريع عملية العثور على المواد الصحيحة التي سيتم استخدامها أكثر من غيرها تجارب مختلفة. في المقابل ، يؤكدون أن استخدام أجهزة الكمبيوتر لن يحل محل التجريب ، لأن الكمبيوتر يخبرك بالمواد الأكثر واعدة ، ولكن مع ذلك ، يجب إجراء الدراسة التجريبية.
بعد فحص المركبات المدرجة في قاعدة بيانات مشروع المواد ، وهو نوع من مستودع الوصول المفتوح عبر الإنترنت للمواد المعروفة والمتوقعة ، طور الفريق خوارزمية لتحديد المواد ذات الخصائص التي تجعلها عناصر مناسبة لعملية الإنتاج. هيدروجين. تم أيضًا اختبار المواد التي يمكنها فصل الماء بشكل فعال ، وكذلك المواد المعروضة استقرار كيميائي جيد.
ركز الفريق على أكاسيد - مركبات كيميائية تتكون من ذرة أكسجين واحدة على الأقل - حيث يمكن تصنيعها في فترة زمنية معقولة باستخدام العمليات القياسية. ومع ذلك ، فهم يعملون مع مواد أخرى غير الأكاسيد لمعرفة ما إذا كان هناك المزيد من المواد المستخدمة لإنتاج الهيدروجين. تطلب العمل تعاونًا من جميع التخصصات ، وهو ما كان بمثابة تجربة تعليمية لفريق البحث.
