الولايات المتحدة تطلق أكسيد الجرافين والهيدروجين من الغاز الطبيعي للبطاريات والإلكترونيات
اكتشف علماء في الولايات المتحدة بالصدفة طريقة جديدة لإنتاج أكسيد الجرافين مباشرة من الغاز الطبيعي، مما قد يخفض تكاليف الإنتاج ويولد الهيدروجين النظيف. تم هذا الاكتشاف من قبل فريق بحث في جامعة تكساس إيه آند إم (TAMU)، في كوليج ستيشن. ويقال إنه ظهر خلال مشروع كان يهدف في البداية إلى تحسين إنتاج الهيدروجين. وبدلاً من معالجة الكربون كمنتج ثانوي، أدرك الفريق أنهم ابتكروا مادة كربونية نانوية قيمة، والتي تستخدم على نطاق واسع في البطاريات، والإلكترونيات، والتصنيع المتقدم. وقال ديفيد ستاك، دكتوراه، أستاذ مشارك في الجامعة، إن الهيدروجين كان الهدف الأصلي للفريق، في حين اعتبر الكربون منتجًا ثانويًا. وأشار ستاك إلى أنه “بينما واصلنا البحث، أدركنا أن مادة الكربون التي كنا ننتجها كانت في الواقع واحدة من أكثر النتائج قيمة”. اختراق عرضي بالنسبة للمشروع، طور الفريق عملية تعتمد على البلازما تستخدم الميثان، المكون الرئيسي للغاز الطبيعي، وواجهة غير حرارية بين البلازما والماء لإنتاج أكسيد الجرافين عالي النقاء. كما أنه يولد الهيدروجين كمنتج ثانوي. وقال ستاك إن معظم أكسيد الجرافين مصنوع حاليًا من الجرافيت باستخدام عمليات كيميائية مكثفة. وأضاف: “نحن نتبع نهجًا مختلفًا تمامًا”. “بدلاً من البدء بمادة ضخمة وتفكيكها، فإننا نبني المادة من جزيئات الميثان.” ابتكر فريق البحث طريقة جديدة لإنتاج أكسيد الجرافين. مصدر الصورة: إميلي أوزوالد / هندسة تكساس إيه آند إم أكسيد الجرافين عبارة عن مادة كربونية بسمك ذرة واحدة، ومعروفة بشكل خاص بقوتها، والتوصيل الكهربائي، وتعدد الاستخدامات. ويستخدم على نطاق واسع في تطبيقات تخزين الطاقة، بما في ذلك بطاريات الليثيوم أيون (Li-ion). كما يتم استخدامه في الطلاءات والمواد المركبة وغيرها من المواد المتقدمة. يعتمد التصنيع التقليدي بشكل كبير على الجرافيت. يتم استيراد معظمها من خارج الولايات المتحدة. وفي الوقت نفسه، أدى محدودية إمدادات الولايات المتحدة من الجرافيت والمواد ذات الصلة إلى زيادة الاهتمام بطرق جديدة لإنتاج أكسيد الجرافين. جاهزة للصناعة وفقًا لفريق البحث، فإن هذه العملية هي أول طريقة قابلة للتطوير تم الإبلاغ عنها لإنتاج أكسيد الجرافين من الغاز الطبيعي. وأظهرت الدراسة أنه يمكن إنتاج أكسيد الجرافين عالي النقاء أحادي الطبقة في ظل الظروف الجوية. وشدد ميكا جرين، دكتوراه، والأستاذ في جامعة تامو والباحث الرئيسي المشارك، على قيمة الإنجاز. وكشف أن “هذا جزء من دفعة جديدة من قبل الصناعة لإنتاج مواد كربونية نانوية عالية القيمة من مصادر البتروكيماويات”. “بدلاً من انبعاثات الكربون، يتم إعادة توجيه الكربون ليشكل مواد وظيفية صلبة.” اكتشف الفريق أيضًا أن أداء المادة مشابه لأكسيد الجرافين المتوفر تجاريًا. وهذا يعني أن لديها أيضًا القدرة على تقليل تكاليف الإنتاج بشكل كبير. وأوضح جرين أن أكسيد الجرافين له قيمة خاصة لأنه ينتشر بسهولة في الماء. وهذا بدوره يسمح بدمجه في الطلاءات والأحبار ومجموعة واسعة من تطبيقات التصنيع. وأشار في بيان صحفي: “أعتقد أننا كجامعة نتحمل مسؤولية تطوير العلوم وتحويلها إلى تكنولوجيا مفيدة تعود بالنفع على دولتنا”. “تتطلع الصناعة إلى الجامعة لمعرفة ما هو ممكن وكيف يمكن أن تغير الطريقة التي نؤدي بها أعمالنا.” وفي الوقت نفسه، قال ستاك إن العملية توفر طريقة لإنتاج الطاقة والمواد المتقدمة في نفس الوقت. وخلص إلى أن “الهدف هو تطوير حلول ذات معنى اقتصادي مع تقليل الانبعاثات أيضًا”. وقد نشرت الدراسة في مجلة نيتشر كوميونيكيشنز.
تم النشر: 2026-07-06 17:57:00
