تحضير الهيدروجين بتأثير الأشعة الشمسية مباشرة

المؤلف:  الدكتور محمد رأفت اسماعيل والدكتور علي الجمعان

المصدر:  الطاقة المتجددة

الجزء والصفحة:  136

24-7-2021

1725

تحضير الهيدروجين بتأثير الأشعة الشمسية مباشرة 

تأخذ النباتات الخضراء أثناء عملية التمثيل الضوئي التي تقوم بها غاز ثاني أكسيد الكربون الموجود في الهواء وترجعه بعد عدد من التفاعلات الكيميائية المعقدة إلى السكريات والنشويات . ويستمد النبات الطاقة اللازمة لعملية التمثيل الضوئي هذه من الأشعة الشمسية . لذلك فإن هذه العملية لا تتم إلا في النهار عندما تتوفر أشعة الشمس. أما الهيدروجين اللازم لعملية الإرجاع فيحصل عليه النبات من الماء بعد تحلله إلى عنصريه . وما همنا هنا هو هذا التحلل إلى هيدروجين وأكسجين فكيف يتم هذا التفاعل؛ إن الماء لا يمتص إلا جزءا ضئيلا من الأشعة الشمسية وبالتالي فإنه لا يتحلل لمجرد تعرضه لها . من الضروري إذا وجود جسم ما (عامل مساعد) قادر على إمتصاص الأشعة الشمسية وإعطاء طاقتها إلى الماء . وبالفعل فإن جميع النباتات التي تقوم بعملية التثيل الضوئي تحتوي على مادة الكلوروفيل التي تقوم بعملية الوساطة المذكورة.

ويمكن تلخيص هذه العملية بواسطة النباتات الخضراء بالمعادلة التالية :

ماء + أشعة شمسية الكلوروفيل هيدروجين + أكسجين

ولقد حاول العلماء إجراء عمية التحلل هذه صناعيا ، لذلك بحثوا طويلاً عن مركبات كيميائية يمكنها أنتحل محل الكلوروفيل وأن تقوم بدور الوساطة وبالفعل فقد وجدوا أنه بإمكان بعض لأملاح المنحلة في الماء القيام بهذا الدور. تتأين هذه لأملاح عند إذابتها في الماء إلى أيونات موجبة وأخرى سالبة . وتحت تأثير الأشعة الشمسية تأخذ هذه الأيونات أو تعطى إلكترون أوأكثر من أو إلى جزىء الماء مؤدية إلى تحللها وإنتاج الهيدروجين والأكسجين.

شكل (1) جهاز لتحضير غاز الهيدروجين بتأثير الأشعة الشبمسية مباشرة

يشبه الجهاز المبين في شكل (1) بعد تعرضه للأشعة الشمسية خلية تحليل كهربي ، حيث تجري فيه التفاعلات لثالية :