الهيدروجين كطاقة نظيفة ومحاولات عمر ياغي في الحفاظ عليها

هيّا لنقوم بتجربةٍ كيميائيّة بسيطة..
الموادُ المستخدمَة: ورق ألمونيوم الّذي يُستعمل لحفظ الطّعام، ومادّة البوطاس “هيدروكسيد البوتاسيوم” أو الصودا الكاوية “هيدروكسيد الصوديوم” اللتان تستخدمان في غسل الملابس، واضعين فوق المواد السابقة الماء.
النّتيجة: خروج غاز الهيدروجين.
التّحذير: مراعاة نسب الكميّات للمواد المُستخدمة لكي لا يحدث انفجار.
الإنجاز العلمي: تمّ استخلاص الهيدروجين والطّاقة من الماء .

فوائد غاز الهيدروجين:

في أحد المقالات لهيربرت كلاوزنر الرّئيس التنفيذيّ لشركة سيمنس في الكويت تحدّث فيه عن عيوب استخدام الطّاقة المتجدّدة مثل الرّياح والطّاقة الشمسيّة، السبّب وراء هذه العيوب هو أنّ كميّة الكهرباء الّتي تُنتَج من المصادر المتجدّدة غير مستقرّة لأنّها تعتمدُ على شدّة أشعّة الشّمس وقوّة الرّياح، وكما نعلم أنّ هذه العوامل غير مستقرّة، أمّا العيب الثّاني فيتمثّل في أنّ الكهرباء النّاتجة عن الطّاقة المتجدّدة لا يمكن تغييرها بحيث نتجاوب مع الطلب عليها من المُستهلكين وشبكات الكهرباء.

وبالتّالي يجبُ أن نبحث عن طريقةٍ لإنتاج طاقة نظيفة، والأهمّ من ذلك هو البحث عن وسيلة لتخزين تلك الطاقة.
وجدنا ضالّتنا في الهيدروجين الذي يمكن استخدامه كوقود، كما يعدّ الهيدروجين من العناصرِ المُهمّة في مجال الصّناعة خاصّةً الصّناعات الدوائيّة والغذائيّة، وفي صناعة أشباه الموصلات حيث يمثّل عنصرًا ناقلًا، أيضًا يعتبر الهيدروجين من الموصلات المهمّة في صناعة البتروكيماويات، ويعدّ اللبنة الأساسيّة في تكوين العديد من المركّبات مثل غاز النّشادر (الأمونيا) والميثان والمركّبات الهيدروكربونية الأخرى الّتي تُستخدَم في إنتاج البلاستيك، وكان الغاز الطّبيعيّ هو المُستخدم في إنتاج الهيدروجين ولكن إنتاجه من الماء يعتبر طاقة نظيفة وبالأخصّ لأنّنا نقوم بمزجه مع ثنائي أكسيد الكربون لإنتاج الميثان والذي يستخدم كوقود لتوليد الطّاقة وينتج عن ذلك تحقيق التوازن البيئيّ لثنائي أكسيد الكربون.

دور بطلنا عمر ياغي صائد الهيدروجين:

ولد عُمر ياغي في عمّان بالأردن عام 1965م، حصل على بكالوريوس الكيمياء من جامعة ألباني Albany في نيويورك عام 1985م وحصلَ على درجة الدّكتوراة من جامعة إلينوي في إربانا Illinois-Urbana عام 1995م.

قام الدّكتور عمر ياغي بابتكارِ مادّة جديدة تُسمّى Metal – organic frameworks وتُكتَب اختصارًا: MOF. تقوم “MOF” بتخزين الغازات بفضلِ مساميتها العالية. وهي عبارة عن بلّورات مواد هجينة صُنِعت من جزيئات عضويّة وغير عضويّة عن طريق التّجميع الذّاتي للجزيئات Self – assemoly molecules.

تتكوّن MOF من سلاسل طويلة، عادةً تكون من الكربون أو ثنائي أُكسيد الكربون مزيّنة بذرّات النيتروجين وأيونات الفلزات موجبة الشّحنة الّتي تشكّل العُقد، وهذه العُقد هي نقطة تجمّع أذرع الرّوابط بين الجزيئات، وبطريقة التّخليق الأكثر شيوعًا يتمّ تسخين الرّوابط والمعادن في مُذيب لمدّة تتراوح من عدةِ ساعات لعدةِ أيام حتى تستقرّ داخل MOF.

أهميّة MOF:

تمتلكُ MOFs إمكانيّات تجاريّة هائلة بسبب مساميتها العالية، وكذلك المساحات السطحيّة الهائلة الّتي توجد داخل تلك المسامات؛ فالمساحة السطحيّة التي تمتلكها MOFs يمكن أن تصل إلى 10000 متر مربع لكُلِ جرام في حين تصلُ المساحة السطحيّة للكربون الأكثر مسامية من المواد المعتادة أو الزيوليت (سيليكات الألومنيم) Zeolites أو مادة mesoporous silica إلى 1000 متر مربع لكلّ جرام. وهذا يعني أنّ المساحة الداخليّة لجرام واحد من MOFs تُعادل مرة ونصف مساحة ملعب كرة القدم أو مرتين من ملعب كُرة القدم الأمريكية.

هذه المسامات العالية ومساحات السطح الداخليّة الكبيرة مُفيدة في عمليّات تخزين الغازات، وبالتالي تقوم MOFs بتخزين الهيدروجين والميثان وثنائي أكسيد الكربون بصورة أكبر، وبذلك نستطيع استخدام MOFs داخل تنكات الوقود للسيّارات والباصات، حيث نخزّن فيها الوقود بصورةٍ أكبر، كما أنّ لها ميّزة مهمّة أخرى وهي سهولة التّصميم، ففي المعمل تستطيعُ بسهولةٍ تخليق MOFs لكي تسلك السلوك المتوقع منها.

حصل عمر ياغي بسبب MOFs على مرتبة رقم 2 في قائمة أشهر وأفضل العلماء والمهندسين في العالم في الفترة مابين 1998 م – 2008 م. فهل يحصلُ ياغي على نوبل في الكيمياء؟