اشترك

الاستمرار بالحساب الحالي

شارك
شارك
Article image




تعمل الباحثة أماني العثمان في مختبرها بالجامعة الأميركية بالشارقة على خلايا وقود صديقة للبيئة أكثر كفاءة وعلى تحسين تقنيات تنقية المياه.

2022-05-16 17:20:35

2022-05-22 13:55:13

16 مايو 2022

منذ الثورة الصناعية التي حدثت في القرن التاسع عشر، بدأ الإنسان يستخدم الوقود الأحفوري (النفط والغاز والفحم) على نطاقٍ واسع، هذا الوقود يحتاج إلى وقت طويل جداً من أجل تعويضه، لذلك أطلق العلماء عليه اسم الطاقة غير المتجددة.

أدى الاعتماد على الوقود الأحفوري، بالإضافة إلى كونه غير متجدد، إلى تلويث البيئة وارتفاع درجة حرارة كوكب الأرض تدريجياً، ما انعكس بشكل سلبي على المناخ في كل مكان.

ولدى معظم دول العالم حاليّاً خططاً لخفض اعتمادها على الوقود الأحفوري، والبديل الأفضل الذي يمكن أن يحل محله هو مصادر الطاقة النظيفة المتجددة.

تعد الإمارات العربية المتحدة إحدى أكبر الدول المنتجة للوقود الأحفوري في العالم، لكنها تعتبر أيضاً من أكثر الدول التي تستثمر في مصادر الطاقة المتجددة.

وضمن إطار هذه الدراسات، تعمل الدكتورة أماني العثمان، وهي أستاذة مساعدة في الهندسة الكيميائية في الجامعة الأميركية بالشارقة، على تطوير مواد مثل الأغشية يمكن استخدامها لإنتاج الطاقة النظيفة وتنقية المياه لجعلها صالحة للشرب.

تركز الدكتورة في أبحاثها على خلايا وقود غشاء تبادل البروتون، وذلك لتطوير تقنية قادرة على استخراج الطاقة الكيميائية وتحويلها بشكلٍ مباشر الى طاقة كهربائية، مع إطلاق القليل جداً من غازات الاحتباس الحراري.

اقرأ أيضاً: هذه الألواح الشمسية المرنة قد تقربنا إلى التخلص من الوقود الأحفوري

تطوير خلايا وقود أكثر كفاءة

خلية الوقود هي عبارة عن جهاز يستخدم لتوليد التيار الكهربائي، وذلك من خلال إحداث تفاعل كيميائي بين غازي الهيدروجين والأوكسجين. يعاكس مبدأ عمل الخلية فكرة تحليل الماء بالكهرباء تماماً، ففي هذه الطريقة يتفاعل الأوكسجين والهيدروجين مع بعضهما بعضاً، ما ينتج تياراً كهربائياً.

تعتبر خلايا الوقود من وسائل توليد الطاقة الكهربائية الصديقة للبيئة، وتسعى الكثير من الشركات حول العالم لتطوير خلايا وقود من أجل تزويد السيارات أو المنازل بالتيار الكهربائي.

لكن المشكلة هي أن خلايا الوقود الحالية تواجه عدة تحديات مثل التكلفة المرتفعة، والحاجة إلى درجات حرارة مرتفعة لتشغيلها، بالإضافة إلى عدم استقرارها.

تعمل الدكتورة أماني العثمان في مختبرها على تطوير أغشية خلايا وقود تتيح إنتاج التيار الكهربائي في درجات حرارة أقل من 100 درجة مئوية، ما يساعد على توليد الكهرباء بتكلفة وضرر أقل على البيئة.

بالإضافة إلى ذلك، تريد الدكتورة أماني تحسين عمل خلايا الوقود من خلال استخراج الماء منها، فالماء الذي يتشكل في خلايا الوقود عادةً ما يجبر الخلية على التوقف إلى أن تتم إزالته. الحل الذي تسعى لتطويره الباحثة هو جعل الخلايا قادرة على تحمل درجات حرارة عالية تؤدي إلى تبخر الماء الموجود فيها.

اقرأ أيضاً: لماذا يمثل الهيدروجين الأخضر بديلاً جذاباً للوقود الأحفوري؟

تنقية المياه وجعلها صالحة للشرب

لا يقتصر عمل الباحثة على تطوير خلايا الوقود فقط، بل تعمل أيضاً على تطوير أغشية خاصة لترشيح وتنقية المياه وفصلها عن الملوثات الكيميائية التي قد توجد فيها، ما يجعل هذه المياه نظيفة وصالحة للشرب.

حالياً، يستهلك مئات ملايين البشر حول العالم المياه التي تتم تنقيتها باستخدام أغشية ومرشحات خاصة، لكن على الرغم من ذلك، تشير الدراسات إلى أن تنقية المياه لا تزيل جميع المواد الكيميائية مثل بقايا الأدوية والمضادات الحيوية والمسكنات وغيرها، وعندما يشرب البشر هذه المياه، تتراكم المواد الكيميائية في أجسامهم على المدى الطويل، وتسبب عواقب صحية وخيمة.

هذا يستدعي ضرورة تطوير أنواع أفضل من الأغشية والمرشحات القادرة على إزالة أكبر كمية ممكنة من المواد الكيميائية، وقد تمكنت الباحثة أماني العثمان من تعديل الأغشية وجعلها قادرة على إزالة 99.7% من آثار المضادات الحيوية وبتكلفة أقل.

اقرأ أيضاً: تلوث المياه: أبرز أسبابه وآثاره على الإنسان والبيئة

مثل هذا المشروع له فائدة كبيرة خاصة في دولة الإمارات العربية المتحدة التي تعاني أصلاً من نقص في المياه، ويمكن أن يشكل حلاً منخفض التكلفة لتنقية المياه وتوفيرها للسكان.

تعمل الباحثة حالياً على إجراء تجارب واختبارات لهذه الأغشية بهدف التحقق من كفاءتها وتطويرها أكثر.

مصطلح اليوم


OPTICAL COMPUTING

الحوسبة الضوئية

نموذج حاسوبي يستخدم الفوتونات (حزم صغيرة من الطاقة الضوئية) التي ينتجها الليزر. حيث إن النطاق الترددي للفوتونات أعلى من النطاق الترددي للإلكترونات التي نستخدمها في أنظمة الحاسوب الإلكترونية.