جامعة نيو ساوث ويلز وآخرون يكتشفون طريقة لتقليل فقاعات الهيدروجين الأخضر

أخبار ar.wedoany.com، توصل فريق بحثي من جامعة نيو ساوث ويلز (UNSW) بالتعاون مع شركة توتال إنيرجيز (TotalEnergies) والمعهد الفيدرالي السويسري للتكنولوجيا في لوزان (EPFL) إلى طريقة لتعزيز كفاءة إنتاج الهيدروجين الأخضر من خلال تحسين التصميم الهيكلي للأقطاب الكهربائية المسامية في المحللات الكهربائية. نُشرت النتائج ذات الصلة في مجلة "الطاقة والعلوم البيئية" (Energy & Environmental Science).

تُعد تقنية التحليل الكهربائي للماء، التي تستخدم الطاقة المتجددة لتحليل الماء إلى هيدروجين وأكسجين، المسار الأساسي لإنتاج الهيدروجين الأخضر. ومع ذلك، تواجه المحللات الكهربائية على المستوى الصناعي عقبة مزمنة: حيث تتراكم فقاعات غاز الهيدروجين المتولدة أثناء التشغيل داخل الأقطاب الكهربائية المسامية، مما يسد مواقع التفاعل النشطة ويحد بشدة من نقل الكتلة عند كثافات التيار العالية.

صرّح البروفيسور بييمان مصطفى غمي، الباحث الرئيسي من كلية الهندسة المدنية والبيئية بجامعة نيو ساوث ويلز، بأن إنتاج الهيدروجين الأخضر عبر التحليل الكهربائي للماء أمر بالغ الأهمية لصناعات مثل صناعة الصلب والنقل الثقيل التي يصعب إزالة الكربون منها. وأوضح الفريق أن شكل وهيكل الأقطاب الكهربائية المسامية لا يقل أهمية عن الأداء الكهروكيميائي، "فإذا تم تصميم الهيكل بشكل صحيح، يمكن منع انسداد النظام بالفقاعات، مما يزيد كفاءته بشكل كبير."

دمج فريق البحث التصوير المقطعي المتزامن في الموقع مع المحاكاة العددية على مقياس المسام، مما أتاح لأول مرة إمكانية المراقبة البصرية المباشرة لتكوين فقاعات الهيدروجين ونموها وتراكمها أثناء عملية التحليل الكهربائي. مكّنتهم هذه الطريقة من مراقبة سلوك الفقاعات داخل الهيكل المسامي في الوقت الفعلي دون الحاجة إلى تفكيك الخلية. أظهرت نتائج التصوير أن الهياكل المسامية شديدة الانتظام والتجانس تؤدي إلى أقل احتباس للغاز. وهذا يعني أن بنية المسام ترتبط ارتباطًا مباشرًا باحتباس الغاز، مما يوفر توجيهاً واضحاً للمصنعين لتصميم أنظمة أكثر كفاءة.

أشار البروفيسور ريان أرمسترونغ، الباحث المشارك من كلية الهندسة المدنية والبيئية بجامعة نيو ساوث ويلز، إلى أن العلماء لم يتمكنوا سابقاً من رؤية ما داخل الأقطاب الكهربائية باستخدام التقنيات المتقدمة. وأضاف الدكتور يينغ دا وانغ من كلية هندسة المعادن وموارد الطاقة بجامعة نيو ساوث ويلز، الذي قاد عمليات المحاكاة والتحليل للتدفق، أن هذا العمل يظهر أن قيود نقل الكتلة مرتبطة جوهرياً ببنية القطب، وليس فقط بالنشاط التحفيزي. وقام الدكتور كوينتن ماير والبروفيسور تشوان تشاو من كلية الكيمياء بجامعة نيو ساوث ويلز بالتحليل الكهروكيميائي، وأكدا أن الجمع بين التصوير في الوقت الفعلي، والمحاكاة المتقدمة للتدفق ثنائي الطور، وقياسات الأداء، يمكن من فهم كيفية تأثير تراكم فقاعات الهيدروجين على الأداء أثناء عملية التحليل الكهربائي للماء.

حالياً، يوسع فريق البحث نطاق تركيزه ليشمل التقييم الفني والاقتصادي الذي يدمج إنتاج الهيدروجين الأخضر مع النقل والتخزين واسع النطاق في المكامن المسامية تحت الأرض. وأعرب البروفيسور مصطفى غمي عن أن اقتصاد الهيدروجين النظيف يعتمد على الترابط الصحيح بين كل حلقة، "فمن خلال النظر بشكل متكامل في الإنتاج والنقل والتخزين تحت الأرض، يمكننا أن نظهر لصانعي السياسات والصناعة ما هو قابل للتحقيق فعلياً وما هي التكلفة."

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