محفز جديد يحول ثاني أكسيد الكربون إلى مصدر نظيف للوقود

أظهرت دراسة جديدة أجراها باحثون من جامعة ييل وجامعة ميزوري أن معدن المنجنيز، وهو عنصر متوافر ومنخفض التكلفة، يمكن استخدامه بكفاءة لتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى فورمات، ويعد الفورمات مادة واعدة لتخزين الهيدروجين، ما قد يدعم الجيل القادم من خلايا الوقود النظيفة.

نشرت الدراسة في مجلة Chem، وبينت أن التحدي الأساسي في تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى فورمات يكمن في الحاجة إلى محفز كيميائي فعال.

فالمحفزات الأقوى تقليديا تعتمد على معادن ثمينة باهظة الثمن ونادرة، في حين أن المعادن الرخيصة غالبا ما تتحلل سريعا وتفقد فعاليتها.

يعتمد عمل خلايا الوقود الهيدروجينية على تحويل الطاقة الكيميائية للهيدروجين إلى كهرباء، بطريقة مشابهة لعمل البطاريات، إلا أن التوسع في استخدامها ظل محدودا بسبب صعوبة إنتاج الهيدروجين وتخزينه بكفاءة وبكلفة معقولة.

الشكل البروتوني للفورمات وهو حمض الفورميك ينتج صناعيا على نطاق واسع ويستخدم في مواد الحفظ ومضادات البكتيريا ودباغة الجلود، ويرى كثير من العلماء أنه يمكن أن يكون وسيلة عملية لتخزين الهيدروجين، بشرط إنتاجه بطريقة مستدامة، واليوم يعتمد إنتاجه الصناعي أساسا على الوقود الأحفوري، ما يقلل من فوائده البيئية، أما إنتاجه مباشرة من ثاني أكسيد الكربون في الهواء فيمثل خيارا مزدوج الفائدة، إذ يحد من غازات الدفيئة ويولد مادة مفيدة للطاقة.

نجح الفريق البحثي في التغلب على مشكلة ضعف استقرار المنجنيز عبر إعادة تصميم بنية المحفز، فقد أضافوا ذرة مانحة إضافية إلى تركيب الليجاند، وهي الجزيئات التي ترتبط بذرة المعدن وتؤثر في تفاعليته، هذا التعديل عزز استقرار المحفز وأطال عمره التشغيلي بشكل ملحوظ.

المفاجأة أن المحفز المعتمد على المنجنيز لم يكتف بتحقيق أداء جيد، بل تفوق على العديد من المحفزات المعتمدة على معادن ثمينة، وتشير النتائج إلى أن مواد وفيرة ومنخفضة الكلفة قد تكون قادرة على لعب دور رئيسي في تحويل غاز الاحتباس الحراري إلى مكونات طاقة نظيفة، ما يفتح آفاقا جديدة في مسار الانتقال إلى اقتصاد طاقة أكثر استدامة.