Yemen Science يمن ساينس: الشبكة اليمنية للعلوم والبيئة، موقع يهتم بأخبار العلوم والتكنولوجيا والصحة والبيئة والسكان
مقالات مشابهة
في تطور علمي بارز بمجال تقنيات الطاقة المتجددة، تمكن فريق بحثي من تطوير محفز جديد يرفع بشكل كبير من كفاءة واستقرار تفاعل تطور الأكسجين (OER) في الأوساط الحمضية، وهو تفاعل أساسي في عملية تحليل الماء وإنتاج الهيدروجين الأخضر. يعتمد المحفز الجديد، المسمى Ru₃Zn₀.₈₅W₀.₁₅Oₓ (RZW)، على تركيبة ثلاثية العناصر، مصممة للتغلب على التحديات المستمرة التي تواجه المحفزات التقليدية في تحقيق كفاءة عالية واستقرار طويل الأمد في البيئات الحمضية.
نُشرت تفاصيل هذا البحث الرائد في مجلة Angewandte Chemie International Edition بتاريخ 22 يناير 2025، حيث كشف العلماء أن المحفز الجديد يستفيد من الخصائص الفريدة لعنصري التنجستن (W) والزنك (Zn) لتعزيز أداء التفاعل. فعند بداية تفاعل OER، يذوب الزنك تدريجيًا من المحفز، مطلقًا إلكترونات يتم التقاطها بواسطة التنجستن، مما يؤدي إلى تراكم الشحنة الإلكترونية في مواقع الروثينيوم (Ru) وتعزيز النشاط التحفيزي. وعلى الرغم من فقدان الزنك، فإن بنية المحفز تظل مستقرة بفضل دور التنجستن، الذي يشغل مواقع الجسر ويدعم التكوينات النشطة للروثينيوم.
استخدم الباحثون مجموعة من التقنيات المتقدمة، بما في ذلك التحليل الطيفي الضوئي للأشعة السينية (XPS)، والمجهر الإلكتروني عالي الدقة (HRTEM)، وتقنية تحليل بنية الامتصاص بالأشعة السينية (FT-EXAFS)، بالإضافة إلى حسابات نظرية تعتمد على نظرية الوظيفة الكثيفة (DFT)، لدراسة الخواص التركيبية والإلكترونية للمحفز أثناء التفاعل. أظهرت النتائج أن الذوبان السريع للزنك يعزز بشكل ملحوظ نقل الإلكترونات، مما يؤدي إلى تحسين النشاط التحفيزي واستقرار المحفز على المدى الطويل.
صرّح البروفيسور هاو لي، الباحث في معهد أبحاث المواد المتقدمة بجامعة توهوكو والمؤلف الرئيسي للدراسة، قائلًا: “يُظهر هذا الاكتشاف كيف يمكن أن يؤدي التعديل الاستراتيجي باستخدام التنجستن واستخدام المعادن التضحية مثل الزنك إلى تحسين أداء المحفزات بشكل كبير. وتشير نتائجنا إلى أن هذه الطريقة توفر مسارًا واعدًا لتطوير محفزات عالية الأداء ومنخفضة التكلفة لإنتاج الهيدروجين الأخضر، وهو عنصر أساسي في التحول نحو الطاقة المتجددة”.
تم نشر البحث عبر منصة الحفز الرقمي (DigCat)، التي تُعد أكبر قاعدة بيانات تجريبية للحفز حتى الآن، والتي تم تطويرها في مختبر هاو لي. كما تم دعم تكاليف النشر من قبل برنامج دعم جامعة توهوكو.
يعتزم الفريق البحثي في المرحلة التالية اختبار محفز RZW في أنظمة التحليل الكهربائي الكاملة لتقييم أدائه في التطبيقات العملية. ومن خلال ربط الأبحاث الأساسية بالتطبيقات الواقعية، يسعى العلماء إلى المساهمة في تطوير تقنيات أكثر كفاءة واستدامة لإنتاج الهيدروجين.
