نشر فريق بحثي من جامعة كيوشو اليابانية أحدث نتائجه في مجلة Nature Materials، حيث نجح في تطوير خلايا وقود أكسيد صلب (SOFC) تعمل عند درجة حرارة منخفضة تصل إلى 300 درجة مئوية. من المتوقع أن يؤدي هذا الاختراق إلى خفض تكاليف تصنيع خلايا الوقود بشكل كبير، مما يسرع عملية تسويق تكنولوجيا الهيدروجين.
تعمل خلايا وقود أكسيد الصلب التقليدية عادةً عند درجات حرارة عالية تتراوح بين 700-800 درجة مئوية، مما يؤدي إلى ارتفاع تكاليف المواد. من خلال تصميم مواد مبتكر، اكتشف فريق البروفيسور يوشيهيرو يامازاكي من منصة أبحاث الطاقة متعددة التخصصات في جامعة كيوشو آلية نقل بروتون خاصة في إلكتروليتات barium stannate و barium titanate المشبعة بالسكانديوم. "سيؤدي خفض درجة حرارة التشغيل إلى 300 درجة مئوية إلى خفض تكاليف المواد بشكل كبير، ويفتح الباب أمام الأنظمة الاستهلاكية"، قال البروفيسور يامازاكي.
اكتشف الفريق البحثي أن التشبع العالي بالسكانديوم يشكل "طرق سريعة من أكسيد السكانديوم" داخل شبكة الإلكتروليت، مما يسمح للبروتونات بالتحرك بسرعة مع حاجز طاقة منخفض للغاية. يصل هذا الإلكتروليت الجديد إلى موصلية بروتونية تبلغ 0.01 S/cm عند 300 درجة مئوية، وهي أداء يعادل أداء الإلكتروليتات التي تعمل عادةً عند 600-700 درجة مئوية. "حول عملنا مفارقة علمية طويلة الأمد إلى حل عملي"، أضاف يامازاكي.
هذا الاختراق التكنولوجي لا ينطبق فقط على خلايا وقود أكسيد الصلب، بل يمكن توسيعه إلى مجالات مثل تحليل الماء لإنتاج الهيدروجين وتحويل ثاني أكسيد الكربون. تسمح خاصية التشغيل المنخفض الحرارة باستخدام مواد أكثر اقتصادية، مما يخفض تكاليف النظام بشكل كبير. يتوقع الباحثون أن يدفع هذا الاكتشاف تكنولوجيا الهيدروجين إلى الدخول في الحياة اليومية بشكل أسرع، مما يوفر خياراً جديداً للتحول إلى الطاقة النظيفة.
