اكتشاف طريقة جديدة لتوليد خلايا الوقود المدمجة

تطور أمر السيارات التي تعمل بالطاقة الشمسية، بعد أن اكتشف العلماء طريقة جديدة لتوليد خلايا الوقود المدمجة التي يمكنها استخدام الطاقة الشمسية لتوليد الهيدروجين، حيث أكد العلماء أنّ طريقتهم تزيد من كفاءة استخدام الخلايا الشمسية لتفتيت الماء إلى العناصر المكونة لها: الهيدروجين والأكسجين، بمقدار 10 مرات أفضل.

وأوضح العلماء، أن هذه التقنية الجديدة ستسمح للسيارات والمركبات الأخرى التي ستركب بها الألواح الشمسية، أن تتغلب على بعض المشاكل، مثل: استمرار تشغيل السيارة ليلًا، وبدلًا من تشغيل السيارة مباشرة؛ يمكن للألواح الشمسية أن تنتج الهيدروجين والأكسجين من الماء لتوفير خلايا الوقود التي يمكنها تشغيل المركبات.

وأبرز العلماء الذين يقفون خلف هذه التكنولوجيا الجديدة أنها تساعد على توفير بديل جديد ونظيف للوفود الأحفوري التقليدي "الوقود الشمسي"، كما أنّ هذه التقنية تستخدم أشباه موصلات معدنية "غالليوم فوسفيد" أقل من تلك المستخدمة فى الألواح الشمسية الحديثة بمقدار عشرة آلاف مرة.

وأشار البروفيسور إريك باككيرز، من جامعة "دلفت للتكنولوجيا" في هولندا الذي يقود هذا العمل، أنّ عملية إنتاج الهيدروجين من الطاقة الشمسية والماء، تقدم وقودًا نظيفًا ومستدامًا من أجل المستقبل، وبالنسبة إلى الأسلاك متناهية الصغر فإننا نحتاج مادة "غالليوم فوسفيد" عشرة آلاف مرة أقل مما كانت عليه فى الخلايا ذات السطح المستوى، ما يجعل هذه الخلايا أرخص على نحو أكبر.

وأضاف باككيرز، كما أنّ توفير الهيدروجين من الطاقة الشمسية يستمر لبعض الوقت؛ لكنه أمر غير فعال ومكلف للغاية في ظل انخفاض كمية الطاقة المنتجة من الألواح الشمسية، حيث تستخدم معظم الألواح الشمسية أشباه مُوصلات من مادة السيليكون لتوليد الكهرباء من الشمس؛ إلا أنّ مادة "غالليوم فوسفيد" ظهرت خلال الآونة الأخيرة كمادة جديدة يمكن استخدامها، وجرب البعض ربط خلية شمسية ببطارية حيث يتم تخزين الطاقة حتى يكون هناك ما يكفى لتفتيت الماء إلى هيدروجين وأكسجين؛ إلا أنّ هذا يجعل تلك التكنولوجيا غير عملية بالنسبة إلى المركبات والسيارات.

وذكر، أنّ النهج الجديد الذى يطورونه يسمح بتخزين الطاقة الشمسية في صورة أكسجين وهيدروجين للاستخدام حتى بعد حلول الظلام، مضيفًا: "يمكن لمادة "غالليوم فوسفيد"، أن تستخرج الأكسجين والهيدروجين من الماء وبالتالى فيصبح لديك خلايا وقود يمكنها تخزين الطاقة الشمسية الخاصة بك مؤقتًا، وباختصار فإنه حتى نضمن مستقبل للوقود الشمسى لا يمكننا تجاهل هذه المادة".

بينما استخدم الباحثون شبكة من الأسلاك الصغيرة من "غالليوم فوسفيد"، بمقياس 500 نانو متر للطول و90 نانو متر للسُمك، حيث يمكن للمادة أن تحول ضوء الشمس إلى كهرباء مع تفتيت الماء كل في آن واحد، ومن ثم إنتاج خلايا وقود من الطاقة الشمسية، ويمكن إطلاق الطاقة من خلايا الوقود عن طريق تحويل الهيدروجين والأكسجين مرة ثانية إلى ماء وإطلاق الكهرباء، ويمكن أن يؤدى هذا إلى خلايا مدمجة جديدة تعمل بالطاقة الشمسية ويمكن استخدامها في المركبات.

كما وجد الباحثون إمكانية استخدام هذه التقنية الجديدة لتفتيت الماء مباشرة وزيادة العملية الكهروكيميائية لإنتاج الهيدروجين بمقدار 10 مرات، من خلال تحويل 2.9% من الماء إلى هيدروجين، ولفت العلماء إلى أنهم ما زالوا يجرون بعض التجارب ليتمكنوا من تحويل 15% من الماء إلى هيدروجين، وتعتمد المركبات التى تدار بالطاقة الشمسية على الألواح الشمسية لتوليد الكهرباء ومن ثم توليد الطاقة لتشغيل السيارة؛ إلا أنها تحتاج لبطاريات كبيرة حتى يمكنها الاستمرار في العمل بعد الظلام أو أنها لن يمكنها العمل ليلًا.