Close ad
اختراع.. جهاز بريطاني جديد ينظف الماء وينتج الهيدروجين للسيارات

محمود العسال 25 نوفمبر 2023

يمكن لجهاز باحثي كامبريدج تحويل المياه الملوثة أو مياه البحر إلى هيدروجين نظيف ومياه نقية، في أي مكان في العالم.

من الصعب العثور على الماء النقي والوقود في أجزاء كثيرة من العالم. ويمكن لهذا الجهاز، الذي طوره باحثون في جامعة كامبريدج، أن يواجه كلا التحديين. فهو يطفو على مياه ملوثة، ويعمل فقط بأشعة الشمس، وينتج مياهًا نظيفة ووقود هيدروجين.

تنظيف المياه الملوثة

ويستمد الجهاز إلهامه من عملية التمثيل الضوئي، وهي العملية التي تقوم النباتات من خلالها بتحويل ضوء الشمس إلى طعام. ومع ذلك، وعلى عكس الإصدارات السابقة من "الورقة الاصطناعية"، التي يمكن أن تنتج وقود الهيدروجين الأخضر من مصادر المياه النظيفة، فإن هذا الجهاز الجديد يعمل من مصادر ملوثة أو مياه البحر ويمكن أن ينتج مياه شرب نظيفة في نفس الوقت.

إقرأ أيضا:

أول رسالة ماجستير عن استخدام "صحافة الواقع الافتراضي" في تغطية الحروب والصراعات بإعلام جامعة الأهرام الكندية

ماركات شهيرة.. مزاد علني لبيع 28 لوط سيارات بجمارك القاهرة

«اقتصادية قناة السويس» تكشف عن خطوات تنفيذية لانشاء مصنع إطارات في السخنة بقيمة مليار يورو

وأظهرت اختبارات الجهاز أنه قادر على إنتاج مياه نظيفة من المياه شديدة التلوث، ومياه البحر، وحتى من نهر كام في وسط كامبريدج. تم نشر النتائج في مجلة Nature Water.

وقال الدكتور تشانون بورنونجروج من قسم الكيمياء في جامعة كامبريدج، يوسف حميد، المؤلف الرئيسي المشارك للدراسة: "إن الجمع بين إنتاج الوقود الشمسي وتنقية المياه في جهاز واحد أمر صعب".

"إن تقسيم الماء بواسطة الطاقة الشمسية، حيث يتم تقسيم جزيئات الماء إلى هيدروجين وأكسجين، يجب أن يبدأ بالماء النقي تمامًا لأن أي ملوثات يمكن أن تسمم المحفز أو تسبب تفاعلات جانبية كيميائية غير مرغوب فيها."

وقال المؤلف المشارك أريفين محمد أنور: "في المناطق النائية أو النامية، حيث تكون المياه النظيفة نادرة نسبياً ولا تتوفر البنية التحتية اللازمة لتنقية المياه بسهولة، يكون تقسيم المياه صعباً للغاية".

"الجهاز الذي يمكن أن يعمل باستخدام المياه الملوثة يمكن أن يحل مشكلتين في وقت واحد: يمكنه تقسيم المياه لإنتاج وقود نظيف، ويمكنه إنتاج مياه شرب نظيفة."

كيف تعمل

توصل كل من Pornrungroj وMohamad Annuar، وكلاهما عضو في مجموعة أبحاث البروفيسور إروين رايزنر، إلى تصميم يحقق ذلك تمامًا.

لقد قاموا بإيداع محفز ضوئي على شبكة كربونية ذات بنية نانوية، وهي تمتص بشكل جيد الضوء والحرارة، وتولد بخار الماء الذي يستخدمه المحفز الضوئي لإنتاج الهيدروجين.

تعمل شبكة الكربون المسامية، المعالجة لصد الماء، على مساعدة المحفز الضوئي على الطفو وإبقائه بعيدًا عن الماء الموجود بالأسفل، بحيث لا تتداخل الملوثات مع وظيفته.

وبالإضافة إلى ذلك، يستخدم الجهاز الجديد المزيد من طاقة الشمس. وقال محمد أنور: "إن عملية صنع الوقود الشمسي المعتمدة على الضوء تستخدم فقط جزءًا صغيرًا من الطيف الشمسي، وهناك قدر كبير من الطيف غير مستخدم".

استخدم الفريق طبقة بيضاء ماصة للأشعة فوق البنفسجية أعلى الجهاز العائم لإنتاج الهيدروجين عن طريق تقسيم الماء. وينتقل باقي الضوء الموجود في الطيف الشمسي إلى الجزء السفلي من الجهاز، مما يؤدي إلى تبخير الماء.

وقال بورنرونجروج: "بهذه الطريقة، نستفيد بشكل أفضل من الضوء، حيث نحصل على البخار لإنتاج الهيدروجين، والباقي عبارة عن بخار ماء".

"بهذه الطريقة، نحن نحاكي حقًا ورقة نبات حقيقية، حيث أصبحنا الآن قادرين على دمج عملية النتح."

إن الجهاز الذي يمكنه إنتاج الوقود النظيف والمياه النظيفة في وقت واحد باستخدام الطاقة الشمسية وحدها يمكن أن يساعد في معالجة أزمات الطاقة والمياه التي تواجه أجزاء كثيرة من العالم.

على سبيل المثال، فإن تلوث الهواء الداخلي الناجم عن الطهي باستخدام أنواع الوقود "القذرة"، مثل الكيروسين، مسؤول عن أكثر من ثلاثة ملايين حالة وفاة سنويا، وفقا لمنظمة الصحة العالمية.

بدلاً من ذلك، يمكن أن يساعد الطهي باستخدام الهيدروجين الأخضر في تقليل هذا العدد بشكل كبير. ولا يزال 1.8 مليار شخص في جميع أنحاء العالم يفتقرون إلى مياه الشرب المأمونة في المنزل.

وقال محمد أنور: "إنه تصميم بسيط أيضًا: في بضع خطوات فقط، يمكننا بناء جهاز يعمل بشكل جيد على المياه من مجموعة واسعة من المصادر".

وقال بورنرونجروج: "إنها تتحمل الملوثات بشكل كبير، والتصميم العائم يسمح للركيزة بالعمل في المياه الغائمة أو الموحلة للغاية". "إنه نظام متعدد الاستخدامات للغاية."

المزيد من العمل للقيام به

وقال رايزنر، الذي قاد البحث: "لا يزال جهازنا دليلاً على المبدأ، ولكن هذه هي أنواع الحلول التي سنحتاجها إذا أردنا تطوير اقتصاد دائري حقيقي ومستقبل مستدام".

"إن أزمة المناخ والقضايا المتعلقة بالتلوث والصحة ترتبط ارتباطًا وثيقًا، وتطوير نهج يمكن أن يساعد في معالجة كليهما من شأنه أن يغير قواعد اللعبة بالنسبة للعديد من الناس."

تم دعم هذا البحث جزئيًا من قبل برنامج Horizon 2020 التابع للمفوضية الأوروبية، ومجلس البحوث الأوروبي، وصندوق كامبريدج الاستئماني، وبرنامج رعاية التعليم بتروناس، وبرنامج وينتون لفيزياء الاستدامة.

اخبار جوجل تابعوا صفحتنا على أخبار جوجل

الاخبار المقترحة

الاخبار الرئيسية

مقال رئيس التحرير

الأكثر قراءة