«الكافيين».. مكون سري يمكنه شحن سيارات تعمل بخلايا الوقود

ظل العلماء لسنوات يبحثون عن طرق لتحسين أداء خلايا الوقود، وهي تكنولوجيا واعدة للطاقة النظيفة يمكنها تزويد سياراتنا ومنازلنا بالطاقة وحماية المناخ.

أشارت دراسة جديدة إلى أن المكون السري لشحن خلايا الوقود قد يكون مختبئًا في الكافيين، ذلك المنشط المحبوب الموجود في القهوة والشاي ومشروبات الطاقة.

تفاعل تقليل الأكسجين

أوضح موقع (Study Finds)، في تقرير نشره الأربعاء 20 مارس 2024، أن دراسة، أجراها باحثون في جامعة تشيبا اليابانية ونشرتها مجلة Nature: Communications Chemistry، وجدت أن إضافة كميات صغيرة من الكافيين إلى جزء معين من خلايا الوقود يمكن أن يعزز كفاءتها بشكل كبير.

وأضاف أن تعزيز نشاط تفاعل تقليل الأكسجين (ORR) أمر بالغ الأهمية لتطوير خلايا الوقود، لافتًا إلى أن (ORR) هي عملية كيميائية تولد الكهرباء داخل خلايا الوقود، وكلما كان هذا التفاعل أكثر كفاءة، كان أداء خلية الوقود أفضل.

شاحن توربيني

اكتشف الباحثون أنه عندما وضعوا الكافيين على سطح البلاتين، وهو معدن ثمين يستخدم عادة في خلايا الوقود، زاد نشاط (ORR) بنسبة 11 مرة مقارنة بالبلاتين العادي، ما يشبه استبدال سيارتك القديمة بنموذج رياضي أنيق مزود بشاحن توربيني.

وذكر الموقع أن فوائد “المعالجة بالكافيين” تختلف تبعًا للنسيج المجهري لسطح البلاتين، فعلى سطح بلاتيني أملس ذريًا يُعرف باسم Pt(111)، عزز الكافيين نشاط (ORR) بمقدار 11 ضعفًا.

أما على سطح أكثر خشونة قليلًا يسمى Pt(110)، كان التحسن أكثر تواضعًا، فقد عزز الكافيين نشاط (ORR) بمقدار 2.5 مرة. ولكن على السطح المسمى Pt(100)  لم يظهر للكافيين أي تأثير على الإطلاق.

التركيب الممتز للكافيين على أقطاب بلورية مفردة محددة جيدًا ونشاط قطب الهواء لخلية الوقود قبل (الشريط الأزرق) وبعد تعديل الكافيين (الشريط البرتقالي)

آفاق جديدة

استخدم الفريق الياباني تقنية تحليلية قوية تسمى التحليل الطيفي لامتصاص انعكاس الأشعة تحت الحمراء (IRAS)، ووجدوا أن الكافيين يطرد جزيئات الماء من سطح البلاتين، ما يمنع تكوين مركب غير مرغوب فيه يسمى PtOH والذي يمكن أن يفسد العمل ويبطئ (ORR).

وذكر الموقع أن كمية الكافيين المستخدمة في هذه الدراسة كانت صغيرة جدًا، أي ما يعادل إذابة حبة واحدة من السكر في أكثر من 3000 جالون من الماء، وأجريت التجارب على أسطح صغيرة من البلاتين النقي في ظل ظروف معملية تحت السيطرة، وهو أمر بعيد كل البعد عن واقع مكدس خلايا الوقود الفعلي.

وأوضح أن هذه الدراسة تفتح آفاقًا جديدة لأبحاث خلايا الوقود، وأن العلماء إذا تمكنوا من ترجمة هذه التعزيزات في الأداء الناجمة عن الكافيين إلى أنظمة العالم الحقيقي، فسيساعد في جعل خلايا الوقود أرخص، وأكثر كفاءة، ويتم اعتمادها على نطاق أوسع.