رئة الإنسان توحي بابتكار يحول الماء إلى وقود!

صمم مهندسو جامعة ستانفورد جهازا مطورا يحول المياه إلى وقود، استنادا إلى طريقة عمل رئتي الإنسان.

ويعمل الجهاز الذي يأتي أرق من شعر الإنسان بنحو مئة مرة، على تقسيم الماء إلى أوكسيجين وهيدروجين، من أجل إنشاء طاقة خالية من انبعاثات الكربون.

ويقول الباحثون إن هذه الطريقة يمكن أن تساعد تكنولوجيا الطاقة الخضراء القائمة، بما في ذلك خلايا الوقود، على العمل بكفاءة أكبر.

واستلهم المصممون عملهم من طريقة عمل الرئتين، نظرا لأن جهاز التنفس لدى الثدييات يعد أحد أكثر الأنظمة (الموجودة في الطبيعة) تطورا في مجال تبادل الغازات باتجاهين متعاكسين.

ومع كل نفس، يتحرك الهواء عبر القصبات الصغيرة حتى يصل إلى الحويصلات الهوائية. ومن هناك، يجب أن يمر الغاز إلى مجرى الدم دون أن ينتشر، ما قد يتسبب في تكوين فقاعات ضارة. وتعمل البنية الفريدة للحويصلات الهوائية على منع تكون الفقاعات، وجعل تبادل الغازات عالي الكفاءة.

واعتمد فريق البحث على هذا النظام المعقد في تصميم جهاز الطاقة النظيفة.

وقال البروفيسور جون لي، أول معد للدراسة: "أثبتت تقنيات الطاقة النظيفة قدرة توصيل المادة المتفاعلة الغازية بسرعة إلى واجهة التفاعل، لكن التطور العكسي لنقل الغازات من خلال واجهة المحفز/المنحل بالكهرباء، ما زال يمثل تحديا".

وينتج الجزء الأول من العملية، على غرار الزفير، الهيدروجين عن طريق تمرير الضغط الكهربائي عبر جزيئات الماء في القطب الكهربائي لجهاز البطارية.

ويتم نقل الأوكسيجين والهيدروجين المنتج من خلال غشاء رقيق، على غرار الحويصلات الرئوية في الرئتين. واستخدم فريق البحث غشاء بولي إيثيلين رقيق جدا لإحداث تفاعل أكثر كفاءة.

وتشبه المرحلة الثانية عملية الاستنشاق، حيث يتم توليد الطاقة من خلال تفاعل يستهلك الأوكسيجين.

ويتم نقل غاز الأوكسيجين إلى محفز على سطح القطب الكهربائي، لإنشاء الطاقة من خلال مرور الجزيئات عبر المعادن الموصلة داخل الجهاز.

وما يزال التصميم المستوحى من الرئة البشرية في المراحل الأولى من التطوير، حيث توجد مساحة كافية من الوقت قبل أن يصبح جاهزا للاستخدام التجاري.

ونُشرت النتائج الكاملة للدراسة في مجلة Joule.