بطارية هيدروجين تعمل عند درجة حرارة منخفضة
توصَّل باحثون بمعهد طوكيو للعلوم في اليابان إلى ابتكار بطارية هيدروجين تمكنت من تحقيق إنجاز غير مسبوق عند درجات حرارة منخفضة، وفي تقنية تخزين الهيدروجين في الوقت الذي يمثّل فيه الهيدروجين حجر الزاوية في الطاقة النظيفة.
بطارية هيدروجين تعمل عند درجة حرارة منخفضة
وطوّر الفريق بطارية هيدروجين تعمل عند درجة حرارة 90 درجة مئوية فقط (194 درجة فهرنهايت)، وهي درجة حرارة أقل بكثير من الحدّ المعتاد الذي يتراوح بين 300 و400 درجة مئوية (572 و752 درجة فهرنهايت).
ويُعالج هذا الابتكار إحدى أكبر عقبات الهيدروجين -التخزين الآمن والفعّال-، ما قد يفتح آفاقًا جديدة للمركبات التي تعمل بالهيدروجين، ودمج مصادر الطاقة المتجددة، والصناعات الخالية من الكربون.
عقبات تخزين الهيدروجين
لطالما يعدَّ الهيدروجين مصدرًا للطاقة النظيفة، إلّا أن تخزينه أثبت صعوبته، تتطلب الطرق التقليدية إمّا ضغط الهيدروجين تحت ضغط عالٍ للغاية (350-700 بار) أو تبريده إلى سائل عند درجات حرارة منخفضة للغاية 252.8 درجة مئوية تحت الصفر (423 درجة فهرنهايت تحت الصفر).
وتغلَّب باحثو مركز طوكيو للعلوم على هذه العقبات، بتطوير بطارية هيدروجين تخزن الهيدروجين، وتُطلقه بكفاءة عند درجات حرارة أقل بكثير.
وتم إجراء الدراسة التي نُشرت بمجلة ساينس (Science) في 18 سبتمبر/أيلول 2025- على يد فريق من العلماء، بمن فيهم الباحث العلمي الدكتور تاكاشي هيروسي، والأستاذ المساعد ناوكي ماتسوي، والأستاذ في المعهد ريوجي كانو، في مركز أبحاث بطاريات الحالة الصلبة في العلوم بطوكيو.
ويُقدّم تخزين الحالة الصلبة باستعمال هيدريد المغنيسيوم (MgH₂) بديلًا واعدًا، نظرًا لسعته النظرية العالية.
ومع ذلك، حتى الآن، كانت أنظمة هيدريد المغنيسيوم تحتاج إلى حرارة عالية جدًا للعمل، مع خسائر في الأداء؛ ما يجعلها غير عملية لتطبيقات الطاقة اليومية.
بطارية هيدروجين مبتكرة
وتعليقًا على ابتكار بطارية هيدروجين جديدة، قال الأستاذ المساعد ناوكي ماستوي: “لقد أثبتنا تشغيل بطارية هيدريد المغنيسيوم بوصفها جهاز تخزين آمنًا وفعّالًا لطاقة الهيدروجين، محققين سعة عالية، ودرجة حرارة منخفضة، وامتصاصًا وإطلاقًا عكسيًا لغاز الهيدروجين”.
ويكمن سر هذا الابتكار في بنية إلكتروليت صلب مُصممة حديثًا، تُمكّن من حركة سريعة لأيونات الهيدريد، مع قياس التوصيل الأيوني عند درجة حرارة الغرفة.
وعلى عكس الإلكتروليتات السائلة التقليدية، توفر هذه المادة ثباتًا وكفاءة في ظروف تشغيل منخفضة.
وتُعدّ بنية النظام بسيطة لكنها قوية؛ إذ يعمل هيدريد المغنيسيوم بصفته الأنود، في حين يعمل غاز الهيدروجين بصفته الكاثود.
(الكاثود هو القطب الموجب حيث تحدث عملية الاختزال أو اكتساب الإلكترونات، في حين إن الأنود هو القطب السالب، حيث تحدث عملية الأكسدة أو فقدان الإلكترونات)
وأوضح الدكتور تاكاشي هيروسي: “كانت هذه الخصائص لبطارية تخزين الهيدروجين الخاصة بنا غير قابلة للتحقيق سابقًا بالطرق الحرارية التقليدية أو الإلكتروليتات السائلة، ما يوفر أساسًا لأنظمة تخزين هيدروجين فعّالة ومناسبة للاستعمال بوصفها ناقلات للطاقة”.