أعلن فريق بحثي في كلية الهندسة بجامعة كولومبيا، في ورقة بحثية نشرت في مجلة ACS Nano، عن تطوير مادة غشاء إلكترولايزر جديدة خالية من PFAS بديلة لـ Nafion. تم إكمال هذا البحث في تقنية إنتاج الهيدروجين بالتعاون مع شركاء صناعيين، بهدف تعزيز الود البيئي لعملية إنتاج الهيدروجين بالتحليل الكهربائي للماء.
استخدم فريق البحث تقنية الترسيب الذري الطبقي لإعداد أغشية أكسيد رقيقة بسمك أقل من ميكرومتر واحد، أرق مئات المرات من المواد التقليدية. يقول الأستاذ المساعد في الهندسة الكيميائية Dan Esposito: "الغشاء هو الجزء الأساسي في الإلكترولايزر، حيث يتيح نقل البروتونات مع فصل غازي الهيدروجين والأكسجين. إذا فشل الغشاء، يتوقف النظام عن العمل، وقد يصبح خطيراً." يعتمد هذا الابتكار في تقنية إنتاج الهيدروجين على طرق كهروكيميائية لإصلاح عيوب الغشاء، مما يضمن سلامة المادة.
أظهر غشاء الإلكترولايزر الجديد أداءً ممتازاً في الاختبارات المخبرية، حيث بلغ معدل نفاذية الهيدروجين أقل بـ100 مرة مقارنة بمادة Nafion. طور الباحثون تقنية جهد نبضي لإغلاق المسام الدقيقة بشكل انتقائي، مع الحفاظ على خصائص المقاومة المنخفضة للغشاء الرقيق. يشير Esposito إلى: "حالياً، أقل من 0.1% من الهيدروجين العالمي يأتي من التحليل الكهربائي. إذا أردنا توسيع إنتاج الهيدروجين بطريقة مستدامة، فنحن بحاجة إلى مواد غشاء عالية الأداء وصديقة للبيئة." سيسهم هذا الاختراق في تقنية إنتاج الهيدروجين في تعزيز تطور صناعة الهيدروجين الأخضر.
دخل هذا البحث في تقنية إنتاج الهيدروجين مرحلة الاختبارات على نطاق واسع، حيث يساعد الشركاء الصناعيون في دفع التطبيقات التجارية. لا تقتصر مادة غشاء الإلكترولايزر الجديدة على مجال إنتاج الهيدروجين، بل يمكن توسيعها إلى خلايا الوقود ومعالجة المياه وغيرها، مما يدعم تطور تقنيات الطاقة النظيفة.
