فصل الهيدروجين عن الأكسجين : تجربة مثيرة

فصل الهيدروجين عن الأكسجين من التجارب الهامة التي يجب علينا أن نتعرّف عليها سوياً وعن أفضل الطرق التي تستخدم لهذه التجربة هي التي تعتمد على جهاز قد تمّ ابتكاره في إحدى الجامعات وهي جامعة ستانفورد، وهذا الجهاز يعتمد على السيليكون في عمليّة الفصل، والسيليكون من أشباه الموصلات ويتّم تغطيته في هذا الجهاز بطبقة من النيكل، وهذه الطبقة لها دور هم في عمليّة إنتاج الهيدروجين كوقود بالاعتماد على أشعة الشمس.

تعرف على طريقة فصل الهيدروجين عن الأكسجين

شرح الجهاز المستخدم في فصل الهيدروجين عن الأكسجين

إنّ أشعة الشمس من المصادر المتجددة للطاقة، وفي حالة عدم توفر أشعة الشمس فإنّ هذا يجعلنا نلجأ إلى استعمال الكهرباء بدلاً من الشمس، ومن الطرق التي تجعلنا نساهم في الحفاظ على البيئة وعلى النّظافة أن نعتمد على محطات الطاقة التقليدية حيث أنّ عملها يعتمد على وجود الغاز الطبيعي أو الفحم، وهذا الجهاز نقوم على ربطه بالخلايا التي تعمل اعتماداً على الهيدروجين من أجل توليد الكهرباء في الليل أوعند الحاجة إليها.

حتى نتمكن من إنتاج الوقود النظيف وهو الهيدروجين

فإنّنا نلجأ إلى التكنولوجيا التي تعتمد على فصل الأجزاء الأساسية المكوّنة للماء، والمقصود بها الهيدروجين والأكسجين، وبعدما نقوم بإجراء هذه العمليّة فإنّنا نلجأ إلى تخزين الهيدروجين والاحتفاظ به كأحد أنواع الوقود عندما نكون في حاجة إليه مع انطلاق الأكسجين إلى الغلاف الجوي، والفصل يكون بعد اللجوء إلى غمس قطبين في الماء من أشباه الموصلات وبعد هذه الخطوة من انطلاق الأكسجين وتخزين الهيدروجين، فإنّنا نلجأ إلى عكس ما قمنا به حتى يتحد الهيدروجين الذي قمنا على تخزينه مع أكسجين الهواء في خلايا مخصصة لعملية إنتاج الكهرباء إضافةً إلى إنتاج الماء النقيّ.

هذه العمليّة من العمليّات الدائمة وهي تساهم في الحفاظ على النظافة حيث أنّها لا تسبب انحباس حراري، ولكن الأسعار المنخفضة هي هدف العلماء في عمليّة فصل الهيدروجين عن الأكسجين من الماء لذا تمّ اللجوء إلى السيليكون.

لماذا السيليكون؟

خلايا الطاقة الشمسية تعتمد اعتماداً كبيراً على السيليكون، كما أنّ ثمنه زهيد إلى حدّ كبير، وللسيليكون الكثير من الخصائص التي تلعب دوراً كبيراً في تسهيل عملية الفصل حيث أنّ من صفاته التحلل عندما نقوم على وضعه في أحد المحاليل الإليكتروليتية، كما أنّه يتكسّر بسهولة، ولكن ما يحدث بالفعل فور غمر أحد الأقطاب المصنوعة من مادة السيليكون في المحلول الإليكتروليتي فإنّه يتحلل سريعاً مع بدء التفاعلات.

تطوّرات في هذا الجهاز

لقد أقدم العلماء على تطوير هذا الجهاز من أجل فصل الهيدروجين عن الأكسجين من الماء بطريقة سهلة مع السعر الزهيد لذا فلقد لجأوا إلى طلاء أقطاب السيليكون التي تتآكل بطبقة أخرى من الإيريديوم وثاني أكسيد التيتانيوم، وهذه الطريقة ساعدت إلى حدّ كبير في حماية أقطاب السيليكون لثمان ساعات من دون تآكل، ولكن العناصر المستخدمة في الطلاء كانت ذات أسعار مرتفعة، ولقد كانت هذه الطريقة من الطرق التي ساعدت العلماء في التفكير في حلّ شبيه ولكن بتكلفة أقل، لذا فلقد فكروا في النيكل حيث أنّ خصائصه المقاومة للتآكل ساعدت في تقليل سعر جهاز فصل الأكسجين عن الهيدروجين من الماء.

النيكل

له العديد من الخصائص الهامة والتي منها قدرته الفعّالة في تحفيز عملية الإنتاج لغاز الأكسجين، كما أنّ هذا العنصر متوفر إلى حدّ كبير في القشرة الأرضية.

استخدام النيكل في جهاز فصل الهيدروجين عن الأكسجين

لقد تمّ استخدام طبقة من النيكل كطلاء لأقطاب السيليكون وهذه الطبقة كان سمكها 2 نانومتر ومن ثمّ تمّ وضع الأقطاب في محلول مكون من بورات البوتاسيوم مع الماء وتمّ وضع الأقطاب في هذا المحلول ليوم كامل وكانت النتيجة مذهلة حيث أنّه لم يتآكل السيليكون، ولقد لجأوا بعد ذالك إلى إضافة الليثيوم إلى المحلول السابق من أجل تحسين المهام وبالفعل لقد ساعد هذا في الحفاظ على السيليكون لثمانون ساعة من دون تآكل ولقد تمكّنوا من عملية الفصل بهذه الطريقة بسهولة من التقليل من التكلفة.