جامعة تكساس إي آند إم تطور عملية جديدة لتحويل الميثان إلى أكسيد الجرافين

أخبار ar.wedoany.com، طور فريق بحثي من جامعة تكساس إي آند إم (Texas A&M University) عملية جديدة لإنتاج أكسيد الجرافين مباشرة من الميثان، مما يوفر بديلاً قابلاً للتوسع لطرق التصنيع التقليدية عالية التكلفة.

نُشرت الدراسة في مجلة "نيتشر كوميونيكيشنز" (Nature Communications). وتصف الدراسة عملية كاملة لتحويل الميثان، المكون الرئيسي للغاز الطبيعي، إلى أكسيد جرافين عالي النقاء باستخدام واجهة البلازما غير الحرارية مع الماء، مع إنتاج الهيدروجين في الوقت نفسه. يقود المشروع الدكتور ديفيد ستاك، الأستاذ المشارك في قسم الهندسة الميكانيكية بكرسي J. Mike Walker '66 ونائب رئيس الأبحاث في الجامعة. ووفقًا للفريق البحثي، فإن هذه النتيجة جاءت من مشروع كان يركز في البداية على إنتاج الهيدروجين.

عادةً ما يبدأ إنتاج أكسيد الجرافين التقليدي من الجرافيت المستخرج، ويعتمد على معالجة كيميائية مكثفة. أما الطريقة الجديدة فتبدأ ببناء أكسيد الجرافين مباشرة من جزيئات الميثان، مما يحقق اختلافًا جوهريًا في مسار التصنيع.

أكسيد الجرافين هو مادة نانوية كربونية تُستخدم على نطاق واسع في بطاريات الليثيوم أيون، والإلكترونيات، والطلاءات، والمواد المركبة، والتصنيع المتقدم. ويشير الباحثون إلى أن سلسلة التوريد الحالية للجرافيت ومشتقاته في الولايات المتحدة لا تزال محدودة، مما يزيد الاهتمام بتقنيات الإنتاج البديلة.

أفاد الفريق البحثي أن أداء أكسيد الجرافين المنتج عبر عملية البلازما مماثل للمنتجات المتاحة تجاريًا. كما أظهرت الدراسة طريقة قابلة للتوسع لإنتاج أكسيد جرافين أحادي الطبقة عالي النقاء في ظل الظروف الجوية العادية.

صرح الدكتور ميكا جرين، أستاذ الهندسة الكيميائية ونائب رئيس القسم، والباحث الرئيسي المشارك في المشروع، بأن هذا العمل هو أول تقرير عن إنتاج أكسيد الجرافين على نطاق واسع من سلائف الغاز الطبيعي. وأشار إلى أن هذه العملية تتماشى مع الاتجاه العام للصناعة في تحويل المواد الأولية البتروكيماوية إلى مواد نانوية كربونية عالية القيمة بدلاً من انبعاثات الكربون.

يقول الباحثون إن هذه التقنية يمكن أن تدعم إنتاج المواد النانوية الكربونية محليًا في المستقبل، مع خلق فرص جديدة في مجالات تخزين الطاقة والإلكترونيات والتصنيع المتقدم. حصل المشروع على دعم من شركة الطاقة LTEOIL ومقرها في كوليج ستيشن بولاية تكساس. تنتج هذه العملية الهيدروجين أثناء تحويل الكربون إلى أكسيد الجرافين، مما يحقق مسارًا للحصول على مواد متقدمة وطاقة من نفس المادة الخام.