نقرن العلم بالتنمية عبر الأخبار والتحليلات

ترقيق جدر ’التيتانيا‘ النانوية حسَّن حصدها للطاقة الشمسية
  • ترقيق جدر ’التيتانيا‘ النانوية حسَّن حصدها للطاقة الشمسية

حقوق الصورة: Flicker/ University of Salford

نقاط للقراءة السريعة

  • باحثون بمصر وقطر يصنعون أنابيب نانونية من ثاني أكسيد التيتانيوم جدرانها فائقة الرقة

  • ارتفاع كفاءتها عند استخدامها في تطبيقات تحليل الماء وتحليته

  • تساؤلات حول سُمِّية المواد المستخدمة، وتكلفة الإنتاج السوقي

Shares
[القاهرة] قال باحثون بالجامعة الأمريكية في القاهرة وجامعة قطر إنهم تمكنوا للمرة الأولى من تصنيع أنابيب نانونية جدرانها فائقة الرقة، ما زاد كفاءتها في حصد الطاقة الشمسية، وفي تطبيقات أخرى.

تمتاز طريقة التصنيع بالبساطة والرخص، كما تتوافر خامتها بالطبيعة بكثرة، وفق ناجح علام، مدير معمل مواد الطاقة بالجامعة الأمريكية.

ويضيف علام: تلك الأنابيب النانونية أشباه موصلات من ثاني أكسيد التيتانيوم (التيتانيا) تولد تيارًا كهربيًّا مستحثًّا بالضوء، موضحًا: ”حصلنا على مصفوفات عمودية من أنابيب سمك جدرها 3- 5 نانومترات، وذلك من خلال أنودة التيتانيوم بمزيج الجلسرين والماء“.

يقول علام لشبكة SciDev.Net: ”تلك الأنابيب قد تستخدم مكونات أساسية في تصنيع أنظمة حصد الطاقة الشمسية وأغشية تحلية المياه، لا سيما بمنطقتنا، وفي الأجهزة البصرية الإلكترونية، والمواد المضادة للبكتيريا والأخرى ذاتية التنظيف“.

وركزت الدراسة التي نُشرت في الدورية العلمية (Chemical Communication) آخر يونيو الماضي على أهمية استخدام أنابيب التيتانيا النانوية في عملية تحليل الماء باستخدام أشعة الشمس، والتي لها تطبيقات عديدة في إنتاج الهيدروجين واستخدامه وقودًا.

ويشير علام إلى تركيز جميع الدراسات السابقة على تأثير طول أنابيب التيتانيا ومحيطها في تحسين أداء حاصدات الطاقة الشمسية، ولم تتطرق بشكل متعمق لدور سُمك الجدران في التحكم في حركة انتقال حاملات الشحنة.

شرحت الدراسة أنه بترقيق جدر الأنابيب، وعند سقوط الضوء على الخلية الإلكتروكيميائية، التي تمثل أنابيب التيتانيا قطبًا موجبًا فيها، يسهل انتشار حاملات الشحنة، وإنتاج تيار فوتوضوئي قوته ضعف الذي تنتجه أنابيب سمك جدرانها 10 نانومترات، في الظروف نفسها.

كذلك زادت قدرة الأنابيب على تفريق حاملات الشحنة وجمعها بحوالي ثلاثة أضعاف عن تلك سميكة الجدار.

يقول محمد عبد المطلب -رئيس الشركة الاستشارية SabryCorp لتكنولوجيا النانو بمصر- لشبكة SciDev.Net: ”الدراسة واعدة للغاية في مجال أنظمة تحليل الماء على مستوى المختبر، لكن لا تزال الطريق طويلة، حتى نصل لخطوة التطبيق“.

وتساءل عبد المطلب: ”ما هو التصميم الصحيح لهذه الأنابيب، وما مدى سمية المواد المستخدمة في التصنيع“، مشيرا  كذلك إلى أن إنتاجها على نطاق واسع ”قد يحتاج إلى تبريد أو تسخين ما يزيد التكلفة عن المختبر“.

يذكر أن المركز الكندي للأمان المهني والسلامة أدرج التيتانيا ضمن 25 مادة قد تكون مسرطنة، استنادا إلى دراسات أثبتت إصابة رئات فئران التجارب بأورام سرطانية باستنشاق غبارها.

يرد علام بأن عملية التصنيع ”بسيطة للغاية تتم في خطوة واحدة، والتفاعل يجري في حرارة الغرفة دونما حاجة لا للتبريد ولا للتسخين“. أما فيما يتصل بالإنتاج السوقي فليس لديه إجابة محددة، بيد أن مستشاره السابق انبرى لذلك.

ويضيف علام: ”لقد نجحنا لتونا من إنتاج الأنابيب النانوية في شكل مسحوق (وهذا لما ينشر بعد) ما يسهل مسألة الإنتاج السوقي، أما قضية السمية فقد أثبتنا أن ثاني أكسيد التيتانيوم مادة تتمتع بتوافقية حيوية، بل تستخدم في بعض التطبيقات الطبية الحيوية“.

يعمل فريق البحث الآن على تسجيل براءة اختراع لتلك الأنابيب، ومحاولة توفير تمويل لتصنيع نماذج أولية لاستخدامها في التطبيقات المختلقة.
 
طالع ملخص الدراسة 
 
هذا الموضوع أنتج عبر المكتب الإقليمي لموقع SciDev.Net بإقليم الشرق الأوسط وشمال أفريقيا

* تم تحديث التقرير بمعلومات إضافية في 26 /8/ 2015
 
 



إعادة نشر المقال:
نشجعكم على إعادة نشر هذه المقالة على الإنترنت أو عبر الإعلام المطبوع، فهو متاح لدينا مجانًا تحت رخصة المشاع الإبداعي، ولكن يُرجى اتباع بعض الإرشادات البسيطة:
  1. يرجى الحفاظ على نسبة المادة لكاتبها.
  2. يرجى الحفاظ على نسبة المادة لـشبكة SciDev.Net - وحيثما أمكن إدراج شعارنا مع وصلة الى المقال الأصلي.
  3. يمكنك ببساطة إدراج الأسطر القليلة الأولى من هذه المقالة ثم إضافة: "يمكن قراءة المقال كاملا على SciDev.Net" متضمنة رابطًا للمقال الأصلي.
  4. إذا كنت تريد أيضا أخذ الصور المنشورة في هذه المقالة، ستحتاج إلى التنسيق مع المصدر الأصلي لها إذا كان يمكنك استخدامها.
  5. أسهل طريقة للحصول على هذه المادة على موقع الويب الخاص بك هو تضمين الكود الموجود أدناه.
لمزيد من المعلومات يمكن الاطلاع فيموقعنا على محددات وسائل الإعلام وإعادة النشر.