ساتحدث بعد قليل عن فتحا علميا عظيما سيساهم بإمداد البشرية ب #الطاقة النظيفة🔥 و #المياه العذبه 💧من البحار والمحيطات🌊 وسيفتح الباب لمنافع اخرى.
🔅حيث تم ولأول مرة، إنتاج أقطاب كهربائية يمكنها صنع غاز #الهيدروجين من مياه البحر و على نطاق تجاري ايضا.
وقد ضجت المجلات العلمية فرحا بهذا الخبر السعيد.
1️⃣

صاح #العلماء صيحة النصر المدوية:
لقد استطعنا صنع الهيدروجين من مياه البحر دون توليد غاز #الكلور التآكلي والسام.
وقال دوغلاس ويكس من وكالة مشاريع الأبحاث المتقدمة التابعة لوزارة #الطاقة الأمريكية (ARPA-E) في بيان صحفي:
"لم يكن التحليل الكهربائي التقليدي ممكنًا إلا بالمياه النقية، وهو مورد عالمي نادر بشكل متزايد. لكن [هذه الأقطاب الكهربائية الجديدة] تلغي اعتماد العملية على المياه النقية وتستفيد من أكثر موارد المياه وفرة في العالم بدلاً من ذلك: وهي المحيطات".
تستخدم العملية كاثودًا مشحونًا سلبًا وأنودًا مشحونًا إيجابيًا لتقسيم مياه البحر إلى أربعة "تيارات" - (الأكسجين والهيدروجين) المفيدين، و (التيارات الحمضية والقلوية) غير الضارة والتي يمكن إعادة تدويرها بسهولة مرة أخرى في المحيط.
و يتفاعل التيار القلوي مع ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي لتكوين معادن مستقرة يمكن سكبها مرة أخرى في البحر، بينما يمكن إعادة التيار الحمضي إلى المحيط بمجرد استعادته إلى درجة حموضة أعلى بعد التدفق فوق الصخور الغنية بالسيليكا.
2️⃣

يمكن للهيدروجين #الأخضر، المصنوع باستخدام الطاقة المتجددة لتقسيم جزيئات الماء:
تشغيل المركبات الثقيلة وإزالة الكربون من الصناعات مثل صناعة الصلب دون إطلاق نفحة من ثاني أكسيد الكربون.
ولكن لأن آلات تقسيم المياه حاليا، أو المحللات الكهربائية، مصممة للعمل بالمياه النقية فقط، فإن توسيع نطاق انتاج #الهيدروجين الأخضر قد يؤدي إلى شح #المياه العذبة في العالم.
لكن الآن، أبلغت العديد من مراكز البحوث عن تقدم في إنتاج الهيدروجين مباشرة من مياه البحر، والتي يمكن أن تصبح [مصدرًا لا ينضب] للهيدروجين الأخضر.
يقول زيفينغ رين، مدير مركز تكساس للموصلات الفائقة Superconductivity  بجامعة هيوستن (UH): "هذا هو الاتجاه للمستقبل".
حاليا، يتم إنتاج كل الهيدروجين تقريبًا عن طريق تفكيك الميثان، وحرق الوقود الأحفوري لتوليد الحرارة والضغط اللازمين. وكلا الخطوتين تطلقان ثاني أكسيد الكربون.
واليوم بجهود هؤلاء العلماء والباحثين، يمكن للهيدروجين الأخضر أن يحل محل هذا الهيدروجين القذر.
ولكن في الوقت الحالي يكلف حوالي 5 دولارات للكيلوغرام. ويرجع هذا جزئيًا إلى التكلفة العالية للمحللات الكهربائية، والتي تعتمد على المحفزات المصنوعة من المعادن الثمينة. ولكن وزارة الطاقة الأمريكية اطلقت مؤخرًا جهدًا استمر عقدًا من الزمان لتحسين المحللات الكهربائية وخفض تكلفة الهيدروجين الأخضر إلى دولار واحد للكيلوغرام.
3️⃣

وقد توصل العلماء الاستراليين لنتائجهم باسلوب مختلف عن ما عمل به الصينيين.
🔅لقد أجرى شيزانغ تشياو، عالم تكنولوجيا النانو في جامعة #أديلايد في #استراليا، وزملاؤه تغييرات على نوع ثانٍ من أجهزة التحليل الكهربائي يستخدم غشاءً نافذًا فقط لأيونات الهيدروجين.
ويقسم هذا الإعداد جزيئات الماء عند الأنود بدلاً من الكاثود، وينتزع الإلكترونات لتحرير أيونات الهيدروجين. ثم تنتقل الأيونات عبر الغشاء إلى الكاثود حيث تتحد مع الإلكترونات لتكوين H2.
وقام تشياو وزملاؤه بطلاء أقطابهم بأكسيد الكروم، الذي جذب فقاعة من أيونات OH- التي تصد أيونات الكلوريد. وأعلنوا أن الجهاز قام بتقسيم مياه البحر لمدة 100 ساعة عند تيارات عالية دون تدهور.
🔅ويقول شو تشن، عالم فيزياء المواد بجامعة هاواي: "أنا سعيد جدًا برؤية مثل هذا التصميم الذكي".
🔅 واتخذ زونج بينج شاو، المهندس الكيميائي بجامعة نانجينغ للتكنولوجيا في #الصين وزملاؤه مسارًا ثالثًا لصد الكلوريد.
لقد أحاطوا الأقطاب الكهربائية بأغشية تسمح فقط لبخار المياه العذبة بالمرور من الحمام المحيط بمياه البحر.
غعندما يحول المحلل الكهربائي المياه العذبة إلى هيدروجين وأكسجين، فإنه يخلق ضغطًا يجذب المزيد من جزيئات الماء عبر الغشاء، مما يجدد إمدادات المياه العذبة.
واعلن شاو وزملاؤه في مجلة Nature، أن إعداداتهم عملت لمدة 3200 ساعة دون أي علامة على التدهور.
🔅يقول هاوتيان وانج، عالم الفيزياء التطبيقية في جامعة رايس: "إنها مثل عملية التقطير الداخلي".
4️⃣

اما العلماء الامريكان في جامعة #ستانفورد فقد استخدموا اسلوبا ثالثا:
حيث وضعوا طبقات من هيدروكسيد #النيكل والحديد فوق كبريتيد النيكل، الذي يغطي قلب رغوة النيكل.
news.stanford.edu
تعتمد حاليا طرق تقسيم المياه الحالية على المياه العذبة عالية النقاء، وهي مورد ثمين ومكلف الإنتاج. زلكن طور فريق بقيادة ستانفورد طريقة لتسخير مياه البحر - المصدر الأكثر وفرة على وجه الأرض - للطاقة الكيميائية. وابتكروا طريقة لتوليد وقود الهيدروجين باستخدام الطاقة الشمسية والأقطاب الكهربائية والمياه المالحة من خليج #سان_فرانسيسكو.
و قال هونغجي داي، أستاذ الكيمياء في كلية العلوم الإنسانية والعلوم بجامعة ستانفورد والمؤلف المشارك الرئيسي في البحث.
من الناحية النظرية، لتشغيل المدن والسيارات، "تحتاج إلى الكثير من الهيدروجين بحيث لا يمكن تصور استخدام المياه النقية" لانه "بالكاد لدينا ما يكفي من المياه لتلبية احتياجاتنا الحالية في كاليفورنيا".
ونشر هونغجي داي ومختبره البحثي في ​​جامعة ستانفورد نتائجهم في Proceedings of the National Academy of Sciences، عبر طريقة جديدة لفصل غاز الهيدروجين والأكسجين من مياه البحر عن طريق الكهرباء. وجاء فيه:
كمفهوم عام، فإن تقسيم الماء إلى هيدروجين وأكسجين بالكهرباء - يسمى التحليل الكهربائي - هو فكرة بسيطة وقديمة: يتصل مصدر الطاقة بقطبين كهربائيين موضوعين في الماء. عندما يتم تشغيل الطاقة، تخرج فقاعات غاز الهيدروجين من الطرف السالب - يسمى الكاثود - ويظهر الأكسجين القابل للتنفس في الطرف الموجب - الأنود.
ولكن الكلوريد المشحون سلبًا في ملح مياه البحر يمكن أن يؤدي إلى تآكل الطرف الموجب، مما يحد من عمر النظام. أراد داي وفريقه إيجاد طريقة لمنع مكونات مياه البحر من تحطيم الأنودات المغمورة.
اكتشف الباحثون أنه إذا قاموا بطلاء الأنود بطبقات غنية بالشحنات السالبة، فإن الطبقات تطرد الكلوريد وتبطئ تحلل المعدن الأساسي.
لقد وضعوا طبقات من هيدروكسيد النيكل والحديد فوق كبريتيد النيكل، الذي يغطي قلب رغوة النيكل. تعمل رغوة النيكل كموصل - تنقل الكهرباء من مصدر الطاقة - ويشعل هيدروكسيد النيكل والحديد التحليل الكهربائي، ويفصل الماء إلى أكسجين وهيدروجين.
أثناء التحليل الكهربائي، يتطور كبريتيد النيكل إلى طبقة مشحونة سلبًا تحمي الأنود. تمامًا كما تدفع الأطراف السالبة لمغناطيسين بعضهما البعض، فإن الطبقة المشحونة سلبًا تطرد الكلوريد وتمنعه ​​من الوصول إلى المعدن الأساسي.
وفقًا لمايكل كيني، طالب الدراسات العليا في مختبر داي والمؤلف الرئيسي المشارك في البحث، فإن الأنود لا يعمل إلا لمدة 12 ساعة تقريبًا في مياه البحر بدون الطلاء المشحون سلبًا. قال كيني: "يتفكك القطب الكهربائي بالكامل إلى فتات، ولكن مع هذه الطبقة، فإنه قادر على العمل لأكثر من ألف ساعة".
كانت الدراسات السابقة التي حاولت تقسيم مياه البحر للحصول على وقود الهيدروجين قد استخدمت كميات منخفضة من التيار الكهربائي، لأن التآكل يحدث عند تيارات أعلى. لكن داي وكيني وزملاءهما تمكنوا من توصيل ما يصل إلى 10 أضعاف الكهرباء من خلال جهازهم متعدد الطبقات، مما يساعده في توليد الهيدروجين من مياه البحر بمعدل أسرع. وقال داي: "أعتقد أننا سجلنا رقمًا قياسيًا في التيار لتقسيم مياه البحر".
وأجرى أعضاء الفريق معظم اختباراتهم في ظروف معملية خاضعة للرقابة، حيث يمكنهم تنظيم كمية الكهرباء التي تدخل النظام. لكنهم صمموا أيضًا آلة عرض تعمل بالطاقة الشمسية تنتج غاز الهيدروجين والأكسجين من مياه البحر التي تم جمعها من خليج سان فرانسيسكو.
وبدون خطر التآكل من الأملاح، فإن الجهاز يطابق التقنيات الحالية التي تستخدم المياه النقية. "الشيء المثير للإعجاب في هذه الدراسة هو أننا تمكنا من العمل بتيارات كهربائية مماثلة لما يستخدم في الصناعة اليوم"، كما قال كيني.
بالنظر إلى الوراء، يمكن لداي وكيني أن يروا بساطة تصميمهما. قال داي:
الآن بعد أن تم التوصل إلى الوصفة الأساسية للتحليل الكهربائي بمياه البحر، فإن الطريقة الجديدة ستفتح الأبواب لزيادة توافر وقود الهيدروجين الذي يعمل بالطاقة الشمسية أو طاقة الرياح.
وفي المستقبل، يمكن استخدام التكنولوجيا لأغراض تتجاوز توليد الطاقة. نظرًا لأن العملية تنتج أيضًا أكسجينًا قابلًا للتنفس، يمكن للغواصين أو الغواصات إحضار الأجهزة إلى المحيط وتوليد الأكسجين في الأسفل دون الحاجة إلى الصعود إلى السطح للحصول على الهواء.
وقال داي:
إن مختبره أظهر إثبات المفهوم من خلال عرض توضيحي، لكن الباحثين سيتركون الأمر للمصنعين لتوسيع نطاق التصميم وإنتاجه بكميات كبيرة.
5️⃣

اعتذر عن الخطأ النحوي في التغريدة الاولى واشكر من نبهني الى ذلك.
واتمنى لكم قراءة ممتعة و اليكم بعض المصادر للاستزادة 👇
⭕️
newscientist.com
⭕️
energynews.biz
6️⃣
.
.