روسيا تحقق اختراقا في مجال طاقة الهيدروجين

أصبح الهيدروجين عنصرا محوريا في استراتيجية روسيا للتحول نحو طاقة خالية من الكربون، وهو هدف يؤكد عليه الرئيس فلاديمير بوتين باستمرار.

وفقا للمكتب الإعلامي لجامعة "سكولتيخ"، ابتكر خبراء جامعة الجنوب الفيدرالية، بالتعاون مع زملائهم من "سكولتيخ" ومعهد التحفيز التابع لفرع أكاديمية العلوم الروسية في سيبيريا، محفزات جديدة لخلية وقود الهيدروجين والهواء، تُعد أساسا لمحطات الطاقة المستقبلية لوسائل النقل والأجهزة الإلكترونية المحمولة.

ومعروف أن تشغيل خلية وقود الهيدروجين لا يمكن أن يتم من دون محفز يسرّع التفاعلات الكهروكيميائية الرئيسة، ويُعد معدن البلاتين النادر والباهظ الثمن العنصر الأساسي في هذه العملية. ويتيح الابتكار الجديد خفض نسبة البلاتين المستخدمة بشكل ملحوظ مع زيادة كفاءة التشغيل. وقد تحقق ذلك عبر تطوير ناقل كربوني خاص مُعدل بذرات النيتروجين، إذ يسهم هذا الهيكل في تثبيت دقائق البلاتين النانوية، ما يمنع اندماجها وتحللها، ويزيد في الوقت ذاته من سرعة تفاعل اختزال الأكسجين الضروري لتشغيل خلايا الوقود المستخدمة في وسائل النقل وطائرات الدرون وأنظمة الطاقة المحمولة.

وبحسب الباحثين، فإن تأثير التنشيط بالنيتروجين لا يقتصر على تعزيز نشاط المحفزات، بل يسهم أيضا في إطالة عمرها الافتراضي. ومن أجل فهم آلية هذا التأثير، جمع العلماء بين التجارب الكهروكيميائية وتقنيات الفحص المجهري عالي الدقة. وأظهرت النتائج وجود مزيج فريد من دقائق البلاتين النانوية الصغيرة جدا، التي يبلغ حجمها 1–2 نانومتر، مع عناقيد بلاتينية موزعة بشكل متجانس على سطح المادة. وأكدت الحسابات النظرية أن العيوب البنيوية في تركيب الناقل، التي تُحدث إعادة توزيع لكثافة الإلكترونات على سطح الجسيمات النانوية، تؤدي دورا محوريا في تحسين الخصائص التحفيزية.

ويقول البروفيسور ألكسندر كفاشنين من جامعة سكولتيخ إن هذه التغييرات تؤثر بشكل ملحوظ على خصائص الامتزاز والتحفيز الخاصة بالبلاتين، وهو ما يفسر النشاط العالي غير المألوف للمادة.

من جانبه، يشير إيليا تشيبكاسوف، كبير الباحثين في سكولتيخ، إلى أن هذا الإنجاز يبرز قدرة العلم الحديث على "بناء" محفز أحادي الذرة يجمع بين مزايا المادة الحاملة والجسيمات النانوية.

ويؤكد الباحثون أن الخطوة المقبلة ستكون اختبار هذا المحفز المبتكر في نماذج عملية حقيقية لخلايا الوقود، تمهيدا لاعتماده على نطاق صناعي واسع. وإذا أثبتت النتائج نجاحها في الاختبارات التطبيقية، فقد يمثل هذا الابتكار خطوة مهمة نحو تطوير أنظمة هيدروجين منزلية من الجيل الجديد.

المصدر: gazeta.ru