أخبار ar.wedoany.com، حقّق فريق بحثي من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) – يضم طالب الدراسات العليا في قسم الهندسة الكيميائية فانغ-يو كو، وطالب الدراسات العليا في قسم الهندسة الميكانيكية جي هيون بيون، وأستاذ الهندسة الميكانيكية بيتار غالانت، بالإضافة إلى باحثي ما بعد الدكتوراه السابقين في تحالف المناخ والاستدامة (MCSC) غلين جونور وأكاتشوكو أوبي – تقدماً في مجال احتجاز ثاني أكسيد الكربون بوساطة كهروكيميائية (EMCC)، من خلال استكشاف مادة ماصة جديدة يمكنها أن تشكل بديلاً لطريقة الغسل بالأمينات التقليدية التي تستهلك طاقة عالية. وقد حظي هذا البحث بدعم من تحالف المناخ والاستدامة (MCSC) التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، ونُشرت نتائجه في مجلة "نيتشر إنيرجي" (Nature Energy).
تُعد تقنيات احتجاز الكربون إحدى الاستراتيجيات الرئيسية لمواجهة تغير المناخ، إلا أنها لا تزال تواجه عقبات تقنية مثل ارتفاع استهلاك الطاقة والتكاليف الباهظة. وتُعتبر طريقة الغسل بالأمينات التقليدية العملية المعيارية الحالية لفصل ثاني أكسيد الكربون، لكن طابعها عالي الاستهلاك للطاقة يحد من تطبيقها على نطاق واسع، كما أنها لا تلبي الحاجة الملحة لتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى منتجات عالية القيمة. ولذلك، ركز فريق معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا على بديل يتمثل في احتجاز ثاني أكسيد الكربون بوساطة كهروكيميائية (EMCC)، والذي يتيح عملية فصل كهربائية تعمل بالطاقة المتجددة. إلا أن المواد الماصة الحالية المستخدمة في هذه التقنية تتطلب عادةً جهد اختزال مرتفع، مما يؤدي إلى تفاعلات جانبية لاختزال الأكسجين، ويؤثر سلباً على كفاءة النظام واستقراره التشغيلي على المدى الطويل.
وللتغلب على هذا القصور، أجرى الفريق البحثي دراسة منهجية لفحص جدوى استخدام إيمينات الحلقات غير المتجانسة النيتروجينية (NHIs) كمواد ماصة جديدة لتقنية EMCC. وأشار فانغ-يو كو إلى أن جزيئات NHI قابلة للتعديل بسهولة نسبية، مما يسمح بضبط قاعديتها، وقد أظهرت في السنوات الأخيرة إمكانات في احتجاز ثاني أكسيد الكربون. ويُعد هذا العمل الأول من نوعه الذي يُدخل NHIs إلى مجال EMCC، ويؤكد أن المواد الماصة القائمة على NHI يمكنها الاستفادة من آلية فصل فريدة لتحقيق التحكم الكهروكيميائي، وبالتالي تجنب الحاجة إلى تطبيق جهد اختزال مرتفع.
في الدراسة الأولية، بنى الفريق هيكلاً جديداً مزدوجاً من NHI، والذي أظهر قدرة نظرية على تعديل جزيئين من ثاني أكسيد الكربون لكل إلكترون أثناء تشغيل البطارية. كما أظهرت النتائج التجريبية أنه من خلال تعزيز تقارب الارتباط لثاني أكسيد الكربون في الهيكل المزدوج لـ NHI عبر هندسة جزيئية متقدمة، يمكن لهذه المادة العمل في بيئات إلكتروليتية أوسع، مما يفتح آفاقاً جديدة لتحسين أداء النظام من حيث الكفاءة الإلكترونية وكفاءة الطاقة ومرونة التشغيل. وأشار فانغ-يو كو إلى أن أحد الاتجاهات الرئيسية المستقبلية هو الفهم المتعمق لاستقرار الجذور الكاتيونية المزدوجة لـ NHI وآليات مسارات التحلل، حيث ستوفر هذه المعرفة أساساً للتصميم العقلاني للجيل القادم من الجزيئات المزدوجة لـ NHI، مما يساعد على إطالة العمر التشغيلي وتعزيز متانة التدوير في التطبيقات العملية.
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
