تكتسب إمكانات الهيدروجين كمصدر للطاقة النظيفة اعترافًا عالميًا، وتخطو الصين خطوات ملحوظة في هذا المجال. في حين أن التحليل الكهربائي للمياه باستخدام الطاقة المتجددة يتصدر عناوين الأخبار، فقد خطا العلماء الصينيون خطوة أخرى إلى الأمام من خلال التحليل الكهربائي المباشر لمياه البحر، وهو ابتكار رائد.
أعلن الفريق بقيادة العالم وانغ إردونغ من معهد داليان للفيزياء الكيميائية، وهو فرع من الأكاديمية الصينية للعلوم، عن إنجاز كبير: أكثر من 2000 ساعة متتالية من إنتاج الهيدروجين المستقر من مياه البحر. ما يميز نظامهم ليس فعاليته فحسب، بل أيضًا كفاءته المذهلة في استخدام الطاقة، حيث يبلغ متوسط استهلاك طاقة التيار المستمر 4.04 كيلووات في الساعة فقط لكل متر مكعب من الهيدروجين.
قد يبدو التحليل الكهربائي المباشر لمياه البحر بسيطًا، لكنه يطرح تحديات كبيرة. البحر عبارة عن خليط معقد من العناصر الأيونية المختلفة، بما في ذلك أيونات الكلوريد والمغنيسيوم والكالسيوم. ومن المعروف أن هذه الأيونات تؤدي إلى تفاعلات جانبية غير مرغوب فيها، مما يؤدي إلى مشكلات مثل ترسيب الكلور وتآكل المعدات، مما يعيق موثوقية العملية وكفاءتها.
وللتغلب على هذه التحديات، اعتمد الفريق نهجا شاملا. لقد أجروا أبحاثًا مكثفة، وطوروا مواد متخصصة، وصمموا أنظمة متكاملة. ركزت جهودهم على تطوير المحفزات، وتفاعلات الأقطاب الكهربائية، وتنظيم الإلكتروليت.
وتشمل إنجازاتهم إنشاء أقطاب كهربائية متقدمة مقاومة للكلور لتطوير الأكسجين، وأقطاب كهربائية تمنع ترسب أيونات الكالسيوم والمغنيسيوم أثناء تطور الهيدروجين، وتصميم محلل كهربائي عالي الكفاءة مصمم خصيصًا لمياه البحر، وتكنولوجيا التحكم الآلي لتركيز الإلكتروليت. وهذه الابتكارات ليست مجرد نظرية؛ وقد قدم الفريق 17 طلب براءة اختراع تتعلق بالتحليل الكهربائي لمياه البحر، مما أدى إلى إنشاء محفظة قوية للملكية الفكرية.
إن أداء وحدة التحليل الكهربائي لمياه البحر بقدرة 1 متر مكعب في الساعة مثير للإعجاب بشكل خاص. باستخدام مياه البحر الطبيعية من بحر داليان، أظهرت الوحدة نتائج رائعة أثناء التشغيل التجريبي لمدة 2000-ساعة: متوسط جهد الغرفة 1.69 فولت، وكفاءة الطاقة 4.04 كيلووات ساعة لكل متر مكعب من الهيدروجين، ومحتوى كلور الأكسجين أقل أكثر من 20 جزءًا في المليار.
انطلاقًا من طموحهم، يعمل وانغ إردونغ وفريقه بالفعل على التكرار التالي، بهدف مضاعفة كثافة التيار للمحلل الكهربائي تحت نفس الجهد، مما يزيد من تعزيز كفاءته.
