نجح فريق بحثي في تطوير عامل محفز أحادي الذرة جديد لإنتاج الكلور، باستخدام نهج يجمع بين تحليل البيانات الكبيرة والنمذجة النظرية. يعتمد العامل المحفز الأحادي الذرة على مواد قائمة على النيكل، ويظهر نشاطًا عاليًا وانتقائية في البيئات الحمضية. وقد نُشرت نتائج الدراسة في مجلة Advanced Functional Materials.

يقول الأستاذ المدعو Hao Li في معهد المواد المتقدمة بجامعة Northeastern University: «تظهر هذه الدراسة أن دمج تحليل البيانات الكبيرة مع النمذجة النظرية يمكن أن يحقق تصميمًا عمليًا للعوامل المحفزة». استخدم الفريق نموذج البركان (volcano model) لتحليل العلاقة بين طاقة الارتباط الذري وأداء التحفيز، مما أدى إلى تطوير عامل محفز أحادي الذرة يحقق انتقائية 95.8% للكلور عند فرق جهد زائد يبلغ 75 مللي فولت.

يعود الأداء المتميز لهذا العامل المحفز إلى هيكل ذرات الأكسجين في مواقع النشاط، والذي يوفر مواضع امتصاص مناسبة لأيونات الكلوريد. يشير الباحثون إلى أن أداء هذا العامل المحفز يضاهي الأقطاب الكهربائية التجارية التي تحتوي على معادن ثمينة، لكنه يعتمد على عنصر النيكل الوفير والأكثر توافرًا كمركز نشاط.

لا يزال العامل المحفز الأحادي الذرة بحاجة إلى تحسين الاستقرار على المدى الطويل تحت الظروف الصناعية. يخطط الفريق البحثي لدمج العامل المحفز في هياكل خلايا التحليل الكهربائي المتقدمة لاختبارها، وللتحقق من ملاءمتها في بيئات تحليل المياه المالحة الفعلية. توفر هذه الدراسة مسارًا تقنيًا جديدًا لخفض تكاليف المواد واستهلاك الطاقة في إنتاج الكلور.