فريق بحثى بالجامعة الأمريكية يبتكر تكنولوجيا لاستغلال الطاقة الشمسية

توصلت دينا عيسى، الطالبة بقسم الكيمياء بالجامعة الأمريكية بالقاهرة وعضو فى فريق الجامعة البحثى، لتكنولوجيا النانو على هيئة قضبان جديدة لاستغلال الطاقة الشمسية، من خلال استخدام أوكسيد الزنك لإنتاج وسائل نظيفة، ومستدامة، ومنخفضة التكلفة التى يمكن استخدامها فى استغلال الطاقة الشمسية، وذلك لمواجهة أزمة الطاقة التى تلوح فى الأفق فى مصر والعالم.

وأوضحت "عيسى"، حسب بيان إعلامى من الجامعة اليوم، الأحد، أن الكثيرون يعتقدون أننا نحتاج مصادر للطاقة المتجددة لأن الوقود الطبيعى أو الأحفورى قد بدأ فى النفاذ، ومع ذلك لا يعتبر هذا الأمر هو المشكلة الرئيسية هنا، قائلة: "تكمن المشكلة الرئيسية فى النتيجة ذاتها لأننا إذا ما تمكننا من زيادة إنتاجنا من الطاقة لتلبية حاجة النمو المتزايد لسكان العالم، سيؤدى ذلك إلى زيادة معدلات التلوث بنحو ضعفين أو ثلاثة أضعاف، ونحن نستهلك حالياً حوالى 12 تيراواط من الطاقة على مستوى العالم، ولكن نتوقع أن يصل حجم استهلاك الطاقة إلى 28 تيراواط على الأقل بحلول عام 2050 لأنه من المتوقع زيادة سكان العالم بنحو 1 مليار".

ونشرت "عيسى" بحثًا علميًا، بالاشتراك مع الدكتور ناجح علام، أستاذ الكيمياء بالجامعة، ونهى سمير، طالبة بالدراسات العليا بالجامعة، تحت عنوان " Self-assembled Growth of Vertically Aligned ZnOnanorods for Light Sensing Applications"، حيث يوضح البحث تفاصيل استخدام الفريق لقضبان أوكسيد الزنك فى استغلال الطاقة الشمسية، التى تأتى بنتائج أفضل بكثير عن استخدام أية قضبان أخرى وبتكلفة أكثر انخفاضاً.

وقالت الباحثة: "لا يعد مركب أوكسيد الزنك هو المركب الأكثر انخفاضًا فى التكلفة، ولكنه يعد منخفض التكلفة بعض الشىء، بالإضافة إلى ذلك، لم يقم أحد من قبل بإنتاج قضبان جيدة باستخدام الأنودة، وهى عملية يتم من خلالها زيادة طبقة أكسيد المعدن بغرض الحفاظ عليه، فهناك طرق عديدة لإنتاج القضبان النانوية، إلا أن هذه الطريقة هى الطريقة الأقل تكلفة."

ويؤدى استخدام تكنولوجيا النانو فى استغلال الطاقة الشمسية إلى حدوث المزيد من الفاعلية ويزيد من حجم الطاقة التى يتم إنتاجها.

وأضافت الباحثة دينا عيسى: "تكمن إحدى المشكلات فى إنتاج الطاقة الشمسية فى أن الإلكترونات قد يتم فقدها خلال هذه العملية، ومن ثم لا يمكن استخدامها فى توليد الكهرباء، ولكن، يختلف الأمر مع استخدام القضبان النانوية.

وأضافت: "حينما تتواجد تلك القضبان على سطح أوكسيد الزنك وتضرب آشعة الشمس هذا السطح، فإن هذه العملية تؤدى إلى تحفيز الإلكترونات ويتم فقد عدد قليل منها بخلاف استخدام مواد أو مركبات أخرى، وبالتالى تكون عملية إنتاج الطاقة الشمسية هذه أكثر فاعلية."

ويمكن استخدام هذه القضبان لاستغلال الطاقة الشمسية فى العديد من الأغراض التى تتضمن إنتاج طاقة نظيفة، حيث تؤكد الباحثة "أن الإلكترونات تنتقل بين القضبان النانوية لتولد الكهرباء، ويمكن استخدامها بطرق مختلفة، على سبيل المثال، فى فصل مكونات المياه، وانحلال العنصرين الكيميائين الهيدروجين والأكسجين، يعد الهيدروجين وقودا نظيفا حيث يتميز بإنتاج حجم طاقة أكثر من حجم الطاقة التى ينتجها الوقود الطبيعى أو الأحفورى، ولكن، نحتاج إلى الكهرباء لكى نتمكن من فصل مكونات المياه، مما يؤدى إلى حرق الوقود وحدوث زيادة فى معدلات التلوث، فمن خلال استخدام الطاقة الشمسية، يتم إنتاج وقود نظيف وتوليد للكهرباء، ويتم انحلال الهيدروجين والأكسجين".

وتعكف "عيسى" حاليًا على العمل فى مشروع مشابه مع طلاب بكالوريوس آخرين بالجامعة لتوليد الكهرباء من الطاقة الشمسية، موضحة "أرغب فى مواصلة البحث فى القضايا المتعلقة بالبيئة، والبحث فى المفاهيم النظرية التى قد تساعدنا على فهم المزيد حول بعض العمليات مثل عملية الأنودة، نقوم باختبار وتطبيق نظريات مختلفة داخل المختبر، ومن خلال إجراء التجارب عليها ندرك ما هى المواد التى تصلح لعملية ما من عدمها، وإجراء الأبحاث والتجارب أمر مذهل بالنسبة لى، وخاصة فى مجال تكنولوجيا النانو، الذى يعد مجالا جديدا وواعدا."