نشرت مجلة Nature Communications دراسة جديدة لجامعة أوبسالا تهدف الدراسة الى  انتاج غاز الهيدروجين والميثانول لخلايا الوقود( أو كمواد خام لصناعة المواد الكيميائية )، على سبيل المثال ، بشكل أكثر استدامة باستخدام ضوء الشمس.

تقول ساشا أوت ، الأستاذ في قسم الكيمياء بجامعة أوبسالا: "لقد اقتربنا خطوة من هدفنا المتمثل في إنتاج وقود المستقبل من أشعة الشمس".

ملخص عن الدراسة :

يتم إنتاج غاز الهيدروجين والميثانول بشكل أساسي من مصادر أحفورية مثل النفط أو الغاز الطبيعي. و تهدف الدراسة الى أيجاد الخيار الأكثر سلامة بيئيًا والأكثر صداقة للمناخ في صنع هذه المواد من الماء وثاني أكسيد الكربون ، باستخدام الكهرباء المستدامة ، فيما يعرف بالمحللات الكهربائية. تتطلب هذه العملية طاقة كهربائية على شكل جهد مطبق.لذا ابتكر العلماء مادة جديدة تقلل الجهد المطلوب في العملية باستخدام ضوء الشمس لتكملة الكهرباء.من أجل ذلك طور الباحثون مادة طلاء جديدة لأشباه الموصلات قد تخلق فرصًا جديدة لإنتاج الوقود في العمليات التي تجمع بين ضوء الشمس المباشر والكهرباء.

ولالتقاط ضوء الشمس ، استخدموا أشباه موصلات من نفس النوع مثل تلك الموجودة في الخلايا الشمسية. الجانب الجديد للدراسة هو أن أشباه الموصلات كانت مغطاة بمادة طلاء جديدة تستخرج الإلكترونات من أشباه الموصلات عندما تكون الشمس مشرقة. تتوفر هذه الإلكترونات بعد ذلك لتفاعلات تكوين الوقود ، مثل إنتاج غاز الهيدروجين.

الطلاء عبارة عن "هيكل معدني عضوي" - شبكة ثلاثية الأبعاد تتكون من جزيئات عضوية فردية مثبتة في مكانها ، على مقياس دون نانومتر ، بواسطة موصلات معدنية دقيقة. تلتقط الجزيئات الإلكترونات الناتجة عن ضوء الشمس وتزيلها من سطح أشباه الموصلات ، حيث قد تحدث تفاعلات كيميائية غير مرغوب فيها. بمعنى آخر ، يمنع الطلاء النظام من حدوث قصر في الدائرة ، والذي بدوره يسمح بالتجميع الفعال للإلكترونات.

في الاختبارات ، تمكن الباحثون من إظهار أن تصميمهم الجديد يقلل بشكل كبير من الجهد المطلوب لاستخراج الإلكترونات من أشباه الموصلات.

يقول Sascha Ott: "تشير نتائجنا إلى أنه يمكن استخدام الطلاءات المبتكرة لتحسين أداء أشباه الموصلات ، مما يؤدي إلى توليد وقود أكثر كفاءة في استخدام الطاقة مع متطلبات إدخال كهربائية أقل".

ترجمة و تحرير: أحمد خضير كاظم