مصنع الورق يصبح محفزًا للhydrogen الأخضر

تحويل نفايات مصنع الورق إلى محفزات هيدروجين

المفتاح لجعل إنتاج الهيدروجين الأخضر ركنًا أساسيًا في اقتصادنا هو جعلها رخيصة بما يكفي للمنافسة مع الوقود الأحفوري أو الوقود السائل الاصطناعي الآخر.

ال عملية تحتاج أيضًا إلى أن تكون مستدامة قدر الإمكان، لأن استبدال تلوث الوقود الأحفوري بتلوث آخر سيكون عكس Produktif.

نقص الاستثمار والبنية التحتية كان أيضًا مشكلة، شيء يجب أن يحله مشاريع كبيرة مثل ال骨架 الهيدروجيني الأوروبي (EHB).

然而، المشكلة الرئيسية في إنتاج الهيدروجين هي محفزاته. لمدة طويلة، اعتمدت الكهرlysis الهيدروجين على محفزات باهظة الثمن تستخدم البلاتين أو البالاديوم. نظرًا لأن هذه المعادن نادرة وباهظة الثمن (كما شرحنا في “الاستثمار في البلاتين – المحفز العالمي “)، فإن محفزات الهيدروجينElectrolyzers باهظة الثمن أيضًا.

幸运ًا، تظهر سلسلة من البديلات، على سبيل المثال، أعواد النيكل النانوية، كرات حديدية مجوفة نانوية، كربيد السيليكون لتحفيز الضوء، أو أكسيد الكوبالت التنجستن.

خيار جديد قد يكون أكثر استدامة تم اقتراحه من قبل الباحثين في جامعة شنيانغ الزراعية و جامعة قوانغدونغ للتكنولوجيا (الصين)، باستخدام منتجات نفايات إنتاج الورق كمحفز.

نشروا نتائجهم في البيو تشار، تحت عنوان “ألياف الكربون المشتقة من اللجنين محملة مع NiO / Fe3O4 لتعزيز تفاعل تطور الأكسجين“.

تطور الأكسجين لانتاج الهيدروجين

الماء، وهو مكون من ذرات الأكسجين والهيدروجين (H₂O)، يحتاج إلى تحويل ذرات الأكسجين إلى أكسجين جوية لانتاج هيدروجين قابل للاستخدام (H₂).

هذه الخطوة عادة ما تكون واحدة من أصعب المهام لتصميمها بحيث تحدث بكفاءة ولا ت浪ين الطاقة الكهربائية. كما أنها حيث يتم استخدام محفزات باهظة الثمن.
بدلاً من استخدام هذه المحفزات، استخدم الباحثون اللجنين، وهو مكون من الخشب و ناتج ثانوي متبقي من تنقية لب الخشب إلى ورق.
الإنتاج السنوي للجنين يتجاوز 70 مليون طن. حاليًا، غالبًا ما يتم حرقه للطاقة، على الرغم من إنتاج القليل من الطاقة، ببساطة للتخلص منه.

“تطور الأكسجين هو واحد من أكبر الحواجز أمام إنتاج الهيدروجين الكفء.
عملنا يظهر أن المحفز المصنوع من اللجنين، وهو منتج منخفض القيمة من صناعات الورق وصناعة البايوريفينري، يمكن أن يوفر نشاطًا عاليًا ومتانة استثنائية. هذا يوفر طريقًا أخضر وأكثر اقتصادية إلى إنتاج الهيدروجين على نطاق كبير.”
— Yanlin Qin، Guangdong University of Technology

جعل اللجنين محفزًا للهيدروجين

ألياف الكربون كمحفزات

بشكل عام، يعتبر الهيكل الكربوني مثاليًا كمحفزات بسبب مساحته السطحية العالية، مسامية قابلة للتعديل، خموله الكيميائي، وتوصيله الكهربائي الممتاز.
لكن المواد الأخرى مثل ألياف البولي أكريلونتريل أو ألياف الكربون المزروعة بالتسرب الكيميائي لها استخدام محدود بسبب التكلفة العالية، التصنيع المكلف، أو الخصائص الكيميائية غير الكافية.
قام الباحثون بتحويل اللجنين غير المرغوب فيه إلى محفز كربوني قوي وذو تكلفة منخفضة يمكنه تشغيل تفاعل تطور الأكسجين في إنتاج الهيدروجين الأخضر – بدون معادن البلاتين.

إنتاج محفزات اللجنين

اللجنين، البولي أكريلونتريل (PAN)، والمحفزات المعدنية (Ni²⁺، Fe³⁺) تم حلها معًا في N،N-ديميثيل فورماميد (DMF) ومعالجتها بواسطة الغزل الكهربائي لتشكيل ألياف سابقة موحدة.

قياس أداء التحفيز

Swipe to scroll →

التطبيقات

استخدام اللجنين الرخيصة والحديد والنيكل قليلاً لإنشاء محفز هيدروجين كفء وذو تكلفة منخفضة يفتح الطريق إلى شيءين في نفس الوقت:

• تقييم اللجنين، وهو منتج كربوني ثانوي يتم حرقه حاليًا، ليصبح محفزًا للطاقة الخضراء بدلاً من ذلك.
• إمكانية إنتاج محفز هيدروجين بكمية كبيرة بطريقة يمكن تسريعها.

نظرًا لأن جميع الأساليب والمواد المستخدمة في هذه الدراسة سهلة التسريع، قد يكون هذا أول محفز بديل لانتاج الهيدروجين الذي لا يستخدم فقط المعادن النادرة من مجموعة البلاتين، ولكن يمكن أيضًا تنفيذه على الفور على نطاق واسع لإنتاج الكتلة.
دراسات أخرى سوف تحتاج إلى تقييم الاستقرار على المدى الطويل للمعدل المعدل (>1 سنة من الاستخدام المستمر أو غير المنتظم) في ظروف حقيقية، مع التغييرات في الرطوبة والحرارة والضوء الأزرق، تحتاج إلى تقييمها لصالحها كمحفز هيدروجين على نطاق صناعي.

الاستثمار في إنتاج الهيدروجين

Plug Power Inc.

أحدث أخبار وأحداث سهم Plug Power (PLUG)

الدراسة المذكورة

^{1. Xuezhi Zeng, Yutao Pan, Yi Qi, Yanlin Qin, & Xueqing Qiu. ألياف الكربون المشتقة من اللجنين محملة مع NiO/Fe3O4 لتعزيز تفاعل تطور الأكسجين. BiocharX. 1, Article number: e011. 27 November 2025. https://www.maxapress.com/article/doi/10.48130/bchax-0025-0011}