لا صداقة مع البيئة بعد اليوم

معظم أفراد جنسنا لا يفضِّل ما هو صديق للبيئة، وإنَّما ما هو الأجمل والأكفأ بغض النظر عن مدى تأثيرها في البيئة، وكذلك بعض العلماء الذين لجؤوا إلى ابتكار حل يجعلهم أعداء للبيئة وأصدقاء لها في آن معًا.

وقد حددت مجموعة من الباحثين نوعًا جديدًا من المحفزات الإلكترونية التي تحوِّل ثاني أكسيد الكربون إلى أحادي أكسيد الكربون، وهي جزيئات ذات طاقة عالية.

وهنالك عدة طرق لاستخدام أحادي أكسيد الكربون، فمن الممكن إدخال هذه الجزيئات في تفاعل مع الماء لينتج لدينا غاز الهيدروجين، وهكذا استطعنا تحويل جزيئات غاز ثاني أكسيد الكربون إلى غاز فعَّال يُستخدم في عديدٍ من المجالات أو من الممكن إدخال الجزيء الأوَّلي الناتج عن عملية التحويل في تفاعل مع الهيدروجين لإعطاء مجموعة من المركبات الكيميائية الأساسية منها والثانوية؛ مثل الكربوهيدرات والكحولات.

إذًا، هناك طريقة مُستدامة ورخيصة لإجراء هذا التحويل الذي يؤدي بدوره إلى المحافظة على كوكبنا الأزرق.

وقد أجرى العلماء أبحاثًا لإيجاد طريقة لإتمام تحويل غاز ثاني أكسيد الكربون إلى جزيئات أحادي أكسيد الكربون، ولكن؛ لا يمكن للمحفزات الغنية بالإلكترونات التقليدية تحفيز هذا التفاعل تحفيزًا تامًّا وذلك بسبب تورطها في تفاعل تنافسي للتفاعل الأسبق يُدعى بتفاعل إصدار الهيدروجين (HER) أو تفاعل فصل الماء، فهذا التفاعل يأخذ الأفضلية على تفاعل التحويل.

ما هي العناصر المستخدمة على أنَّها محفزات إلكترونية تقليدية؟

إنَّ قلة من العناصر النبيلة؛ مثل الذهب والبلاتينيوم تستطيع تجنُّب تفاعل فصل الماء (HER) وإجراء التحويل، وواحدةٌ من السمات السيئة في استخدامها هي ندرتها في الطبيعة وتكلفتها الباهظة أيضًا.

ولكي يجري هذا التفاعل بطريقة غير مكلفة و بمردود أفضل استخدم العلماء بنية جديدة كليًّا للحفاز بدلًا من العناصر النبيلة، واستخدم العلماء ذرة وحيدة من عنصر النيكل.

فما هو الجديد في عنصر النيكل؟!

إنَّ عنصر النيكل يجري تفاعل فصل الماء جيدًا، ولكنَّه ينتقي تفاعل التحويل؛ وذلك لأنَّ سطح قطعة المعدن يختلف كليًّا عن سطح الذرات منفردة، فكل مكان يمتلك قوة طاقية مختلفة عن المكان الآخر من سطح الذرة، ولسبب آخر وهو سهولة  امتصاص جزيئات أحادي أكسيد الكربون من على سطح ذرة النيكل في حال اُنتجت.

ويُسهَّل إجراء هذا التفاعل باستخدام صفيحة من الغرافين تحيط بذرة النيكل، فحَصْر الذرات بالغرافين مكَّن العلماء من استلام عجلة القيادة ومن التحكُّم بالمحفز وكبح تفاعل (HER)، ومن أجل الحصول على نظرة عن كثب إلى ذرة النيكل، استخدم العلماء تقنية المسح بالمجهر الإلكتروني النافذ (Scanning Transmission Electron Microscopy) واستطاعوا مشاهدة ذرة نيكل منفصلة عن الغرافين؛ إذ وجدوا أنَّ ذرات النيكل المفردة توزَّع توزيعًا موحَّدًا، ممَّا يُعلل سبب الأداء الممتاز لهذه الذرات في تفاعل التحويل.

وقد اكتشف العلماء -اعتمادًا على نتائج دراسات أخرى- أنَّ ذرات النيكل تحفز تفاعل التحويل بنسب عالية جدًا تصل أقصاها إلى 97%.

إنَّ هذا النوع من الدراسات والأبحاث يُعدُّ أقل كلفة وأكثر كفاءة من ابتكار آليات عمل جديدة كليًّا.

المصادر:

هنا