باحث مصري يكتشف مادة لإنتاج الهيدروجين الأخضر من الشمس

تمكن الباحث المصري حسين بدر بمشاركة فريق دولي بالولايات المتحدة من اكتشاف مادة جديدة تضاعف كفاءة المحفزات الضوئية القادرة على إنتاج وقود الهيدروجين الأخضر من الماء لمدة تصل لأسبوعين تحت أشعة الشمس وبثبات كيميائي لمدة تصل إلى 6 أشهر في الماء، مما يمهد "لنقلة منتظرة في هذا المجال" بحسب تأكيد الباحث لموقع "سكاي نيوز عربية".

المادة المكتشفة هي ألياف أحادية الأبعاد لأكسيد التيتانيوم وقد توصل إليها حسين في مجموعة بحثية بقيادة ميشيل برسوم بجامعة دريكسيل في أميركا، وتم اختبارها كمحفزات ضوئية لإنتاج الهيدروجين من الماء بالتعاون مع علماء من المعهد الوطني لفيزياء المواد في بوخارست برومانيا.

وكان حسين هو الباحث الأول في البحث الذي نشرته مجلة Matter العلمية الأميركية المرموقة. حسين بدر تحدث لموقع "سكاي نيوز عربية" عن الاكتشاف الجديد قائلا: لمواجهة الاحتباس الحراري بفعل التغيرات المناخية والانبعاثات الكربونية من الوقود الأحفوري، وفي إطار توجه العالم نحو الوقود النظيف الذي يحافظ على البيئة تم اعتماد الهيدروجين الأخضر كسبيل لتحقيق ذلك لأن احتراقه لا ينتج عنه تلوث للبيئة.

ويعكف العلماء المتخصصون في العالم كله حاليا على البحث عن أفضل وآمن وأرخص طريقة لإنتاج الهيدروجين من الماء.
والطريقة التي توصل إليها العالم منذ سنوات هي فصل الهيدروجين من الماء عن طريق محفزات ضوئية تفعل ذلك بالاعتماد على ضوء الشمس.
وهناك مواد كثيرة يمكن استخدامها كمحفزات ضوئية لإنتاج الهيدروجين من الماء ولكن لكل منها مشكلة إما تتعلق بانخفاض كفاءتها أو ارتفاع تكلفة إنتاجها أو عدم ثبات خواصها وبالتالي قصر عمرها الافتراضي. 

ومنذ عدة سنوات تم التوصل للمادة المتاحة تجاريا في الوقت الراهن وتسمى Degussa P25 وهي إحدى المواد المنبثقة عن أكسيد التيتانيوم، ولكن كفاءتها ضعيفة في إنتاج الهيدروجين من الماء.

وحيث أن تحضير بنيات نانوية من أكسيد التيتانيوم مكلف جدا ويحتاج إلى أفران حرارتها تصل لأكثر من 1000 درجة مئوية، ثم المعالجة في أحماض تكون ضارة على البيئة والصحة العامة. 

وومن هنا من خلال العديد من التجارب التي استغرقت 3 سنوات في فترة تحضير رسالتي للدكتوراة بجامعة دريكسيل، تمكنت مع الفريق البحثي من اكتشاف مادة جديدة تسمى ألياف أحادية الأبعاد من أكسيد التيتانيوم، وهي نفس التركيب الكيميائي لأكسيد التيتانيوم المعروف، ولكن البنية البلورية لها مختلفة وشكل النانوماتيريال لها فريد، كما أن مساحة السطح بها كبيرة مقارنة بـ p25.

وقمنا بتصنيع هذه الألياف أحادية الأبعاد عبر خلط رباعي ميثيل هيدروكسيد الأمونيوم مع واحد من 15 نوعا من المواد الأولية والتي تحتوي علي عنصر التيتانيوم، وتتم عملية الخلط والتحضير في قنينة بلاستيكية عند درجات حرارة 50 إلى 85 درجة مئوية، ما يعني عدم وجود أي ضرر منها وكذلك التكلفة الزهيدة لتحضيرها.

وبالرغم من سهولة تحضير المادة التي ابتكرناها ورخص ثمنها فإن التجربة عليها كمحفزات ضوئية لإنتاج الهيدروجين من محلول الماء بالاعتماد على ضوء الشمس أظهرت كفاءة مضاعفة عن أكسيد التيتانيوم المعروف تجاريا حاليا.

وأظهرت الألياف التي ابتكرناها ثباتا كيميائيا كبيرا في إنتاج الهيدروجين الأخضر لمدة تصل إلى أسبوعين تحت أشعة الشمس، كما أن كفاءة هذه الألياف كمحفزات لم تتغير بعد تخزينها في محلول المياه والميثانول لمدة ٦ أشهر مما يزيد من تنافسية هذه المواد إذا ما قورنت بالمواد المعروفة تجاريا بنفس التركيب الكيميائي.

وقال حسين بدر إن هذه المادة الجديدة تمهد لنقلة نوعية كبيرة في مجال إنتاج الهيدروجين الأخضر من الماء حين تطبيقها في الصناعة بشكل تجاري لأنها رخيصة ويمكن إنتاجها بالكيلوجرام حسب حاجة الاستخدام، كاشفا أنه بالفعل هناك تعاون بدأ مع واحدة من أكبر شركات إنتاج الهيدروجين في العالم لنقل هذه التكنولوجيا من المعمل للصناعة، وقد يحدث ذلك خلال عام. 

يُذكر أن حسين بدر تخرج في قسم هندسة الفلزات وعلوم المواد بكلية الهندسة جامعة القاهرة عام 2016، وكان الأول على دفعته وعُين معيدا بذات الكلية. وحصل على الماجستير في تخصصه عام 2019 وسافر للولايات المتحدة كباحث دكتوراة في معمل ميشيل برسوم بجامعة دريكسيل في الولايات المتحدة، ويعد برسوم واحدا من أهم علماء هندسة المواد عالميا.
وشارك حسين في عدة مؤتمرات دولية متخصصة للحديث عن ابتكاره، وكان أحدث هذه المؤتمرات قمة الهيدروجين الدولية في روتردام بهولندا 2023.

 قـــد يهمــــــــك أيضــــــاُ : 

باحث مصري يقود فريق لتطوير روبوت خارق بحجم الخنفساء

باحث مصري يحصد جائزة أفضل بحث دولي في الأبحاث البيطرية تفيد البشر