حقق الباحثون في جامعة ليستر تقدمًا كبيرًا في إعادة تدوير خلايا الوقود، حيث قاموا بتطوير طريقة لفصل المواد المحفزة القيمة وأغشية البوليمر المفلورة (PFAS) بشكل فعال عن الأغشية المغلفة بالمحفزات (CCM).
يعالج هذا التطور المخاوف البيئية الهامة المتعلقة بـ PFAS. من المعروف أن PFAS، التي يشار إليها غالبًا باسم "المواد الكيميائية الأبدية"، تلوث مياه الشرب وتشكل مخاطر صحية خطيرة. تدعو الجمعية الملكية للكيمياء الحكومة إلى اتخاذ إجراءات لتقليل مستويات PFAS في إمدادات المياه في المملكة المتحدة.
يمكن للموجات فوق الصوتية عالية الطاقة أن تفصل بسرعة المحفزات القيمة عن غشاء البوليمر الأساسي في أقل من دقيقة. مصدر الصورة: جامعة ليستر
تحطيم الأغشية المعقدة المغلفة بالمحفزات
تعد خلايا الوقود والمحللات الكهربائية المائية مكونات أساسية لأنظمة الطاقة الهيدروجينية التي تعمل على تشغيل السيارات والقطارات والحافلات، وتعتمد على المواد الحفزية (CCMs) التي تحتوي على معادن مجموعة البلاتين الثمينة. ومع ذلك، فإن الالتصاق القوي بين طبقة المحفز وغشاء PFAS يجعل إعادة التدوير أمرًا صعبًا.
طور الباحثون في ليستر طريقة قابلة للتطوير تستخدم نقع المذيبات العضوية والموجات فوق الصوتية المائية لفصل هذه المواد بشكل فعال، مما يحدث ثورة في عملية إعادة التدوير.
يمكن للموجات فوق الصوتية عالية الطاقة أن تفصل بسرعة المحفزات القيمة عن غشاء البوليمر الأساسي في أقل من دقيقة. مصدر الصورة: جامعة ليستر
قال الدكتور جيك يانغ من كلية الكيمياء بجامعة ليستر: "هذه الطريقة بسيطة وقابلة للتطوير. يمكننا الآن فصل أغشية PFAS عن المعادن الثمينة دون استخدام مواد كيميائية قاسية، الأمر الذي سيحدث ثورة في طريقة إعادة تدوير خلايا الوقود. لطالما تم الترحيب بخلايا الوقود باعتبارها تقنية متقدمة للطاقة النظيفة، ولكن التكلفة العالية لمعادن مجموعة البلاتين يُنظر إليها على أنها عائق. والاقتصاد الدائري لهذه المعادن سيجعل هذه التكنولوجيا المتقدمة أقرب إلى الواقع."
تعمل الشفرات بالموجات فوق الصوتية على تقليل وقت إعادة التدوير إلى ثوانٍ
وبناءً على هذا النجاح، قدمت أبحاث المتابعة عملية طبقات مستمرة باستخدام مولد بالموجات فوق الصوتية مصنوع خصيصًا يستخدم موجات فوق صوتية عالية التردد لتقسيم الغشاء لتسريع عملية إعادة التدوير.
يمكن للموجات فوق الصوتية عالية الطاقة أن تفصل بسرعة المحفزات القيمة عن غشاء البوليمر الأساسي في أقل من دقيقة. مصدر الصورة: جامعة ليستر
وتنتج هذه العملية فقاعات تنهار تحت ضغط عالٍ، مما يعني أنه يمكن فصل المحفز الثمين في غضون ثوانٍ عند درجة حرارة الغرفة. وهذه العملية المبتكرة مستدامة ومجدية اقتصاديًا، مما يمهد الطريق لتطبيقها على نطاق واسع.
تم إجراء هذا البحث الرائد بالشراكة مع جونسون ماثي، الشركة الرائدة عالميًا في مجال التقنيات المستدامة. ويسلط مثل هذا التعاون بين الصناعة والجامعات والبحث العلمي الضوء على أهمية الجهود المشتركة في دفع التقدم التكنولوجي.
يمكن للموجات فوق الصوتية عالية الطاقة أن تفصل بسرعة المحفزات القيمة عن غشاء البوليمر الأساسي في أقل من دقيقة. مصدر الصورة: جامعة ليستر
وقال روس جوردون، عالم الأبحاث الرئيسي في شركة جونسون ماثي: "إن تطوير أغشية محفزة للفصل بالموجات فوق الصوتية عالية الكثافة سيحدث ثورة في الطريقة التي نعيد بها تدوير خلايا الوقود. وتفخر شركة جونسون ماثي بالعمل معًا لتطوير هذه الحلول الرائدة لتسريع اعتماد الهيدروجين مع جعله أكثر استدامة وقابلية للتطبيق اقتصاديًا."
ومع استمرار نمو الطلب على خلايا الوقود، يساهم هذا الإنجاز في الاقتصاد الدائري من خلال تمكين إعادة التدوير الفعال لمكونات الطاقة النظيفة المهمة. ولا تساعد جهود الباحثين تكنولوجيا خلايا الوقود على تحقيق مستقبل أكثر خضرة واقتصادية فحسب، بل تساعد أيضًا في معالجة التحديات البيئية الملحة.
تم تجميعها من /ScitechDaily