كافيين القهوة يعزز كفاءة خلايا الوقود.. كيف؟

 

بينما يكثف العالم جهوده للتحول بعيداً عن الوقود الأحفوري، تظهر خلايا الوقود وسيلة واعدة لإنتاج الطاقة الخالية من الكربون.

وهذه الخلايا، التي تتكون من الأنود والكاثود والكهارل، تحول الطاقة الكيميائية مباشرة إلى كهرباء، ومع ذلك، فإن وجود المياه يشكل تحديات أمام كفاءتها، مما يؤدي إلى فقدان الطاقة وزيادة التكاليف.

وفي دراسة رائدة نشرت في مجلة "كيمياء الاتصالات" في 3 فبراير 2024، كشف فريق بقيادة البروفيسور ناجاهيرو هوشي من جامعة تشيبا باليابان، عن نهج جديد لتعزيز أداء خلايا الوقود، فمن خلال إضافة الكافيين إلى أقطاب كهربائية محددة من البلاتين، لاحظ الباحثون زيادة كبيرة في نشاط تفاعل تقليل الأكسجين (ORR)، وهو أمر بالغ الأهمية لتشغيل خلايا الوقود.

ويوضح البروفيسور هوشي: "يعمل الكافيين الموجود في القهوة على تضخيم نشاط تفاعل خلايا الوقود بشكل ملحوظ، خاصة على أقطاب البلاتين ذات البنية الذرية السداسية".

ومن خلال تجارب دقيقة، اكتشف الفريق البحثي أن الكافيين، عند إدخاله في المنحل بالكهرباء، يمنع بشكل فعال امتصاص الهيدروجين وتكوين ثاني أكسيد البلاتين على سطح القطب، وتؤدي هذه الآلية إلى تعزيز ملحوظ في نشاط تفاعل تقليل الأكسجين، مع ملاحظة تأثيرات مختلفة بناء على اتجاه سطح قطب البلاتين.

وعند تركيز معين من الكافيين، زاد نشاط نشاط تفاعل تقليل الأكسجين على أسطح، وهو ما يعد بانتاج علي للطاقة من خلايا الوقود.

وعلى عكس البطاريات التقليدية، توفر خلايا الوقود توليدا مستمرا للطاقة طالما تم توفير الوقود، مما يجعلها متعددة الاستخدامات لمختلف التطبيقات.

ويبشر هذا الاكتشاف المذهل بتعزيز تصميمات خلايا الوقود، مما قد يؤدي إلى اعتمادها على نطاق واسع في تطبيقات السيارات والسكن والفضاء.

ويقول هوشي: "لا تساهم الدراسة في تطوير حلول الطاقة المستدامة فحسب، بل تؤكد أيضا على الفوائد المتعددة الأوجه للكافيين بما يتجاوز دوره التقليدي كمنشط"