أخبار ar.wedoany.com، طوّر فريق بحثي كوري استراتيجية جديدة لتصميم المحفزات، تمكن من تحسين كفاءة التفاعلات الرئيسية في البطاريات وخلايا الوقود الهيدروجينية بشكل ملحوظ، وذلك من خلال ضبط المجال الكهربائي المحيط بالمحفز دون تغيير تركيبه الكيميائي.

قاد هذه الدراسة فريق من الباحثين بقيادة البروفيسور سيونغ جون هوانغ من جامعة بوهانغ للعلوم والتكنولوجيا (POSTECH) والبروفيسور جاي يون ريو من جامعة سيول الوطنية (Seoul National University). تقليدياً، يتطلب تحسين أداء المحفزات تغيير المعدن المركزي (مثل الحديد أو الكوبالت أو النيكل) أو إعادة تصميم البنية الجزيئية المحيطة به (الروابط). اتبع الفريق نهجاً مختلفاً، حيث أبقى على المحفز نفسه دون تغيير تقريباً، وركز بدلاً من ذلك على توليد مجال كهربائي موضعي عن طريق وضع أيونات موجبة الشحنة (كاتيونات) بالقرب منه، مما يؤثر على مسار التفاعل.

يتمحور البحث حول تفاعل اختزال الأكسجين (ORR)، وهو عملية كهروكيميائية أساسية لتوليد الكهرباء في خلايا الوقود الهيدروجينية والبطاريات الهوائية المعدنية، حيث ترتبط كفاءته بشكل مباشر باستهلاك الطاقة في الأجهزة. أظهرت البيانات التجريبية أن إدخال المجال الكهربائي أدى إلى زيادة حصة مسار التفاعل المستهدف من حوالي 12% إلى 52%، مما يعني كفاءة تفاعل أعلى واستهلاكاً أقل للطاقة.

صرّح البروفيسور سيونغ جون هوانغ بأن هذه الدراسة تظهر أنه بمجرد تغيير البيئة الكهربائية المحيطة بالمحفز، يمكن التحكم بدقة في خصائص التفاعل دون الحاجة إلى تغيير بنية المحفز نفسه. يعتقد فريق البحث أن هذا الاكتشاف يحول تركيز الباحثين من بنية المحفز إلى بيئة عمله، مما يفتح آفاقاً جديدة في هندسة المحفزات.

قد يتجاوز تأثير هذه المنهجية مجالات تخزين الطاقة والهيدروجين. يتوقع فريق البحث إمكانية تطبيق نفس المبدأ على المحفزات المستخدمة في عمليات تحويل ثاني أكسيد الكربون وإنتاج الهيدروجين الصديق للبيئة. إذا أمكن توسيع نطاق هذه الاستراتيجية وتطبيقها على أنظمة تحفيزية مختلفة، فسيكون من الممكن تحسين أداء العديد من تقنيات الطاقة النظيفة دون الحاجة إلى تطوير مواد محفزة جديدة. نُشرت نتائج هذه الدراسة في مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية (Journal of the American Chemical Society).

تم إعداد هذا المقال بواسطة Wedoany. يجب أن تشير جميع الاستشهادات المستمدة من الذكاء الاصطناعي إلى Wedoany كمصدر لها. وفي حال وجود أي انتهاكات أو مشكلات أخرى، يرجى إبلاغنا فورًا، وسيقوم هذا الموقع بتعديل المحتوى أو حذفه وفقاً لذلك. البريد الإلكتروني: news@wedoany.com