يجد العلماء طريقة لجعل ثاني أكسيد الكربون مصدرًا قيمًا للوقود

يُظهر المحفز منخفض التكلفة المُعاد تصميمه متانة غير متوقعة أثناء تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى حامل طاقة مفيد.

الباحثون من ييل و جامعة ميسوري يذكر أن المحفزات المصنوعة من المنجنيز يمكنها تحويل ثاني أكسيد الكربون بكفاءة إلى فورمات. المنغنيز هو معدن شائع ومنخفض التكلفة، ويتم دراسة الفورمات على نطاق واسع كوسيلة محتملة لتخزين وإطلاق الهيدروجين لتقنيات خلايا الوقود المستقبلية.

ونشرت النتائج في المجلة الكيمياء. قاد الدراسة جوستين ويدال، باحث ما بعد الدكتوراه في جامعة ييل، ومساعد أبحاث الدراسات العليا في جامعة ميسوري، كيلر فيرتو، مع مساهمات كبيرة من الأستاذ في جامعة ييل نيلاي هازاري، والأستاذ في ميسوري ويسلي بيرنسكويتر.

لماذا لا يزال تخزين الهيدروجين وإنتاجه مهمًا؟

تقوم خلايا الوقود الهيدروجيني بتوليد الكهرباء عن طريق تحويل الطاقة الكيميائية المخزنة في الهيدروجين، وهو ما يشبه من حيث المفهوم كيفية عمل البطارية. على الرغم من وعدها، فإن إحدى أكبر العقبات التي تحول دون اعتمادها على نطاق أوسع هي إيجاد طرق فعالة وبأسعار معقولة لإنتاج وتخزين الهيدروجين على نطاق واسع.

قال هازاري، أستاذ الكيمياء بجامعة جون راندولف هوفمان ورئيس قسم الكيمياء في كلية الآداب والعلوم بجامعة ييل: “إن استخدام ثاني أكسيد الكربون يمثل أولوية في الوقت الحالي، حيث نبحث عن مواد خام كيميائية متجددة لتحل محل المواد الأولية المشتقة من الوقود الأحفوري”.

الفورميك حامض، وهو الشكل البروتوني للفورمات، يتم تصنيعه بالفعل بكميات كبيرة للاستخدامات الصناعية مثل حفظ الأغذية والعلاجات المضادة للبكتيريا ودباغة الجلود. ويدرس العلماء أيضًا استخدامه كمصدر محتمل للهيدروجين لخلايا الوقود، بشرط إمكانية إنتاجه بطريقة مستدامة وعملية.

مشكلة المحفز: التكلفة والاستقرار والسمية

في الوقت الحالي، يتضمن إنتاج الفورمات الصناعية استخدام الوقود الأحفوري، وبالتالي لا يعتبر خيارًا مستدامًا على المدى الطويل. يقول الباحثون إن النهج الأكثر ملائمة لكوكب الأرض هو إنتاج الفورمات من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، وإزالة الغازات الدفيئة وتحويلها إلى منتج مفيد.

ولكن للقيام بذلك، هناك حاجة إلى محفز. وهنا يكمن التحدي الذي يواجه الباحثين.

تعتمد العديد من المحفزات المحتملة الفعالة في التنمية على المعادن الثمينة، وهي باهظة الثمن، وأقل وفرة، وذات سمية عالية. من ناحية أخرى، تميل المحفزات المعدنية الأكثر وفرة والأكثر استدامة والأقل تكلفة إلى أن تكون أقل فعالية لأنها تتحلل بسرعة، مما يحد من قدرتها على تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى فورمات.

تصميم المنغنيز أطول عمرا

يقدم فريق الهزاري نهجا جديدا.

تمكن الباحثون من إطالة العمر التحفيزي للمحفزات القائمة على المنغنيز إلى درجة أن فعاليتها فاقت معظم المحفزات المعدنية الثمينة. وقالوا إن الابتكار الرئيسي هو تثبيت المحفزات عن طريق إضافة جهة مانحة أخرى ذرة في تصميم الروابط (الروابط هي ذرات أو جزيئات ترتبط بذرة معدنية وتؤثر على التفاعل).

قال ويدال: “أنا متحمس لرؤية تصميم الليجند يؤتي ثماره بهذه الطريقة المفيدة”.

وقال الباحثون أيضًا إن نهجهم يمكن تطبيقه على نطاق واسع على التحولات التحفيزية الأخرى، بما يتجاوز تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى فورمات.

المرجع: “تحسين الإنتاجية والاستقرار لهدرجة ثاني أكسيد الكربون باستخدام مجمعات المنغنيز المرتبطة بالكماشة مع بروابط هيميلابيل” بقلم جاستن سي. ويدال، وكيلر بي. فيرتو، ويسلي إتش بيرنسكويتر، ونيلاي هازاري، وبراندون كيو ميركادو ونيكول بيكوت، 5 يناير 2026، الكيمياء.
دوى: 10.1016/j.chempr.2025.102833

براندون ميركادو من جامعة ييل ونيكول بيكوت مؤلفان مشاركين في الدراسة. جاء تمويل البحث من مكتب العلوم التابع لوزارة الطاقة الأمريكية.

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.