علماء يستخدمون طريقة التمثيل الضوئي الصناعي لاستخراج الهيدروجين

يعتبر الهيدروجين عاملا مهما للطاقة بالنسبة للكثير من الخبراء ولذلك يحاول بعضهم منذ فترة طويلة الاعتماد على ضوء الشمس لاستخراج هذا الغاز من الماء مباشرة، ولكن فعالية هذه المبادرات العلمية لم تتجاوز 1% فى الغالب حتى الآن. غير أن باحثين تحت إشراف توماس ماير من جامعة نورث كارولينا الأمريكية نجحوا الآن فى زيادة هذه النسبة إلى أكثر من 4% وذلك حسبما أوضحوا فى دراستهم التى نشرت فى مجلة "بروسيدنجز" التابعة للأكاديمية الأمريكية للعلوم. ويتبع مبدأ استخراج الهيدروجين من الماء نفس مبدأ التمثيل الضوئى للنبات، حيث يتم من خلاله حفز مادة صبغية باستخدام ضوء الشمس مما يؤدى إلى تدفق سيل من الإلكترونات عبر نواة موصلة للكهرباء إلى مهبط كهربائى من البلاتين. وينشأ خلال هذه العملية تردد كهربائى كاف لفصل ذرات الهيدروجين وذرات الأكسجين الموجودين فى الماء عن بعضهما البعض حسبما أوضح الباحثون. وتوجد المادة اللونية "الصبغة" حسب تركيبة التجربة فى جزىء كبير يعمل كمحفز فى الوقت ذاته على أن يولد الأكسجين الموجود فى الماء إلكترونات أيضا. ثبت الباحثون هذا الجزىء فى بنية نموذج غلاف نووى وقاموا بطلاء طبقة رقيقة من ثانى أكسيد التيتانيوم على نواة ثانى أكسيد القصدير والإنديوم، أى صنعوا قشرة، وهذه القشرة تعجل نقل الإلكترونات بشكل هائل. وتعمل هذه الطبقة على وصول الإلكترونات بسرعة للنواة الموصلة ثم للمهبط حيث يحدث انشطار المياه، كما يحول أكسيد التيتانيوم بشكل تام دون عودة الإلكترونات مرة أخرى لمحفز جزيئات المادة الصبغية. وتقدم طبقة أكسيد التيتانيوم ميزة أخرى هامة حيث تظل تجتذب الجزىء الكبير أيضا عندما يكون السائل المحيط بها قلويا وهذا أمر هام لأن الإلكترونات تنفصل فى القاعدة القلوية بسرعة أكبر مليون مرة عن الأكسجين الموجود فى الماء عنه فى الوسط الحمضى. وبدون طبقة أوكسيد التيتانيوم فإن جزىء المحفز المصنوع من المادة الصبغية سيتحلل وينفصل عن الأرضية.