جامعة بيتسبرغ الأمريكية تطور عملية منخفضة الحرارة لتحويل الإيثان إلى غرافيت من الدرجة المستخدمة في البطاريات

أخبار ar.wedoany.com، طوّر باحثون في كلية سوانسون للهندسة بجامعة بيتسبرغ (University of Pittsburgh's Swanson School of Engineering) عملية منخفضة الحرارة لتحويل الإيثان إلى غرافيت من الدرجة المستخدمة في البطاريات وهيدروجين، مما قد يوفر مسارًا أكثر كفاءة في استهلاك الطاقة لإنتاج مواد رئيسية في بطاريات الليثيوم-أيون وأنظمة الطاقة النظيفة.

ينبع هذا البحث من استكشاف تحسين إنتاج الإيثيلين عبر التحفيز باستخدام المعادن المنصهرة. أثناء التجارب، اكتشف فريق البحث أن المنتجات الثانوية الكربونية الناتجة عن عملية نزع الهيدروجين من الإيثان تشكل بنية غرافيتية عالية الجودة، بدلاً من أن تكون رواسب غير مرغوب فيها. تعمل هذه العملية تحت درجة حرارة 1000 درجة مئوية، وهي أقل بكثير من درجة حرارة تصنيع الغرافيت التقليدي التي تبلغ حوالي 3000 درجة مئوية.

قاد فريق البحث البروفيسور غوتس فيزر (Götz Veser) من قسم الهندسة الكيميائية والبترولية في الجامعة، حيث درسوا التحفيز باستخدام المعادن المنصهرة كبديل لعملية التكسير البخاري التقليدية. تتميز عملية التكسير البخاري التقليدية باستهلاكها العالي للطاقة، وتتطلب توقفًا دوريًا لإزالة تراكم الكربون على أسطح المفاعلات. في نظام المعادن المنصهرة، ينفصل الكربون طبيعيًا عن منطقة التفاعل ويطفو إلى السطح، مما يقلل من مشاكل التكلس.

صرّح الأستاذ المساعد محمد مسنادي (Mohammad Masnadi)، أحد أعضاء فريق البحث، في بيان له، أن المعادن المنصهرة تتمتع بميزة مذهلة، حيث أن الكثافة العالية جدًا للمعدن السائل تتسبب في طفو الكربون واستقراره في الأعلى.

ثم حدد الباحثون أن المادة الكربونية الناتجة هي غرافيت من الدرجة المستخدمة في البطاريات، ومناسب لتطبيقات بطاريات الليثيوم-أيون. تنتج العملية أيضًا الهيدروجين كمنتج مشترك، مما يضيف قيمة محتملة لأسواق الطاقة والصناعة.

أسس الباحثون شركة ناشئة باسم "غرافونوس ماتيريالز" (Graphonos Materials) لتسويق هذه التكنولوجيا. تعمل الشركة حاليًا على جمع التمويل لتطوير نظام كامل على نطاق مختبري قادر على إنتاج كيلوغرامات يوميًا. وأشار فيزر إلى أن المرحلة التالية ستوفر البيانات الهندسية اللازمة لتصميم وحدة تجريبية.

أشار الفريق إلى أن هذه العملية يمكن أن تدعم إنتاج الغرافيت محليًا، مع فتح مسار منخفض الانبعاثات لتحويل المواد الأولية من الغاز الطبيعي إلى مواد مطلوبة في أسواق الكهربة وتخزين الطاقة.

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