This post is also available in:
English (אנגלית)
חוקרים בשוודיה זיהו מנגנון מפתח שעשוי לשפר את היעילות של ייצור דלקים סולאריים באמצעות מערכות מבוססות ברזל — פריצת דרך שעשויה לצמצם את התלות בחומרים יקרים כמו מתכות נדירות.
דלקים סולאריים – דלקים כימיים המיוצרים באמצעות אור שמש – נבחנים כיום כאפשרות ארוכת טווח להחלפת דלקים מאובנים. אחד מהפתרונות המבטיחים בתחום זה הוא מימן ירוק, המופק בתהליך פוטו-קטליטי. עם זאת, למרות שהברזל זול ובעל השפעה סביבתית נמוכה, מערכות כאלה המבוססות עליו סובלות עד כה מיעילות אנרגטית נמוכה.
המחקר, שבוצע על ידי מדענים מאוניברסיטת לונד, התמקד בשיפור הדרך שבה מולקולות קולטות-אור במערכות מבוססות ברזל מעבירות מטען חשמלי למולקולות קולטות – שלב קריטי בהמרת אנרגיה סולארית לתצורה כימית שניתנת לשימוש. חוסר היעילות בתהליך העברת המטען היווה עד כה מכשול מרכזי בשימוש בברזל לייצור דלקים סולאריים.
באמצעות סימולציות מולקולריות מדויקות, החוקרים הצליחו להסביר מדוע מתרחשות אותן איבודי אנרגיה. הם גילו כי מולקולות הקולטן נוטות להיקשר למשטח הקטליזטור מוקדם מדי – מה שמונע העברת מטען יעילה. הקישור המוקדם הזה מוביל לאיבוד אנרגיה משמעותי עוד לפני שהתהליך הכימי לייצור הדלק מתחיל בפועל, לפי ההודעה לעיתונות.
באופן מפתיע, הצוות גילה כי מולקולות בסביבה הקרובה דווקא תומכות בתהליך העברת המטען. המודלים שפיתחו חשפו מספר דרכים שבהן אינטראקציות עם מולקולות שכנות מסייעות ביצירת תרכובות עתירות אנרגיה – מה שמפצה על המגבלות הקיימות במערכת מבוססת הברזל.
באמצעות ניצול אינטראקציות אלה, ייתכן שניתן יהיה לצמצם את אובדן האנרגיה שמאפיין מערכות פוטו-קטליטיות מבוססות ברזל – ובכך לשפר את הביצועים הכוללים של המערכת.
על אף שהפיתוח הנוכחי מתמקד בשלב ההתחלתי של התהליך – הפרדת המטען – הוא נחשב לציון דרך חשוב בקידום טכנולוגיית דלקים סולאריים תוך שימוש בחומרים זמינים ונפוצים. החוקרים מדגישים כי יש להשלים עוד עבודה רבה כדי להשלים את שרשרת התגובות הנדרשת לייצור דלק סולארי מעשי.
עם זאת, הממצאים מציעים תובנות חדשות לגבי האופן שבו מתכות זולות ובנות-קיימא כמו ברזל עשויות לתרום לפיתוח דלקים סולאריים – ולספק חלופה אפשרית, ניתנת להרחבה, שפחות תלויה במשאבים יקרים, כחלק מהמעבר מנפט לדלקים יותר ירוקים.
