أعلنت شركة روسية أن تزويد المجتمع البشري بالطاقة الخالية من الكربون ربما يكون أهم تحدي للطاقة والبيئة في القرن الحادي والعشرين، في ظل إنفاق مئات الملايين من الدولارات سنويًا في محاولة لتحقيق ذلك.

وأوضحت «نورنيكل»، أن مركز «البلاديوم» أحد وحدات الابتكار الرئيسية بهدف تقديم حلول جديدة قائمة على البلاديوم إلى السوق لإطلاق إمكاناته العالية، حيث تشتمل محفظة مركز« البلاديوم» على أكثر من 20 مشروعًا لمواد جديدة عالية التقنية، 5 منها (محفزات للطاقة الهيدروجينية والكيمياء الخضراء)، حيث اجتازت بنجاح الاختبارات المعملية التي تؤكد خصائصها المتفوقة على نظائرها في السوق.

وأشارت إلى أنه تم إجراء تقديرات حول مدى إمكانية تحقيق ذلك باستخدام التقنيات الحالية مثل توربينات الرياح والألواح الشمسية، ولكن النتائج كانت مخيبة للآمال، بغض النظر عن مقدار طاقة الرياح والطاقة الشمسية حتى في حالة تركيب خطوط طاقة فائقة التوصيل عابرة للقارات بكفاءة 100٪، خلال الفترات التي يكون فيها إنتاج طاقة الرياح والطاقة الشمسية غير كافٍ، فسوف تواجه بانتظام انقطاع التيار الكهربائي لفترات طويلة من الزمن مع نقص يعادل استهلاك الطاقة لدولة كبيرة.

وتابعت: «لقد اتفق المجتمع العلمي على أن هناك حاجة إلى تخزين الطاقة ذات السعة العالية للقضاء على انبعاثات الكربون الناتجة عن حرق الهيدروكربونات، لكن لسوء الحظ، لا يبدو أن البطاريات ستكون قادرة على سد هذه الفجوة، حيث أن إنتاج السعة المطلوبة لتخزين البطاريات سيكلف أكثر من الناتج المحلي الإجمالي للكوكب بأكمله، ومع ذلك، فإن الهيدروجين الأخضر له عيوبه، وقد ذكرت وكالة الطاقة الدولية أنه أغلى بكثير من الهيدروجين المصنوع من الغاز الطبيعي. وفي كل الأحوال، فإن تكلفة الغاز الطبيعي المشتق من الميثان لكل وحدة طاقة أكبر من تكلفة الميثان المستخدم في العملية، لذا فمن المنطقي أن الهيدروجين الأخضر ليس خيارًا فعالاً من حيث التكلفة».

وأشارت إلى أنه تم تحديد حلول لتقليل تكلفة الإنتاج، حيث تم تحديد المحللات الكهربية بغشاء تبادل البروتونات والمعروفة أيضًا باسم المحللات الكهربية PEM- باعتبارها أكثر الوسائل فعالية لإنتاج الهيدروجين الأخضر، وتقوم هذه المحللات الكهربائية بتقسيم الماء إلى أكسجين وهيدروجين، باستخدام مولدات الطاقة الشمسية وطاقة الرياح لتوفير الطاقة اللازمة. ولسوء الحظ، فإن كفاءة استخدام الطاقة في هذه الطريقة نادرًا ما تتجاوز 75%، ويمكن أن تكون أقل بكثير في الممارسة العملية، تكمن المشكلة في كفاءة محفز الأنود، الذي يحدد أداء التحليل الكهربائي، والأنود هو المكان الذي يحدث فيه التفاعل التحفيزي الذي يقسم الماء إلى بروتونات الهيدروجين والأكسجين.

وذكرت أن معظم المواد المرشحة للاستخدام كمحفزات يكون أداؤها ضعيفًا في البيئات ذات المستويات العالية من الأكسجين الحر، مما يؤدي إلى تحللها بسرعة، تكون التفاعلات على أسطح معادن مجموعة البلاتين مستقرة فقط لأنها تتمتع بمقاومة عالية جدًا للأكسجين، حيث تعد المحفزات المصنوعة من الإيريديوم، بما في ذلك الإيريديوم الأسود وأكسيد الإيريديوم، من بين المحفزات الأكثر استخدامًا حاليًا.

وأكدت أن ما يتعلق بزيادة إنتاج الهيدروجين الأخضر، فإن المشكلة الرئيسية المتعلقة بـ «الإيريديوم» هي ندرته، وهو من أندر المعادن على كوكب الأرض، ويقل إنتاجه عن 100 كيلو جرام في السنة، ولذلك فمن غير الواقعي أن يشكل هذا الأساس لأي حل صناعي جدي خالٍ من الكربون، كما أنها باهظة الثمن بشكل لا يصدق، حيث تكلف آلاف الدولارات للأونصة ولم تحقق الجهود المبذولة لإيجاد بدائل محتملة نجاحا يذكر.

وتضم مجموعة البلاتين أيضًا العديد من المعادن الأخرى، مثل «البلاديوم» غير المكلف نسبيًا، وتم وضع نماذج أولية للمحفزات التي تستبدل الإيريديوم جزئيًا بالبلاديوم، مع ترسيب كلا المعدنين على جزيئات أكسيد التيتانيوم، كما تم استخدام المعدن كحامل في الهياكل الحفزية الهجينة ذات القشرة الأساسية.

ولفتت إلى أن استخدام البلاديوم له مزايا كبيرة، حيث أن الماء يتحلل بسرعة إلى هيدروجين في وجوده، دون أن يذوب المعدن في الماء، وهذه أيضًا عملية أثبتت جدواها عمليًا، حيث يتم الآن إرسال محفزات البلاديوم-إيريديوم للاختبار في مصانع صناعية محاكية بعد التجارب المعملية، وبعيدًا عن مزايا التكلفة، فإن البلاديوم يتفوق على الإيريديوم من حيث حجم الإنتاج. يتم استخراج مئات الأطنان في جميع أنحاء العالم، أي أكثر بآلاف المرات من كمية الإيريديوم المنتجة، وهو مهم لأن الإيريديوم يكلف آلاف الدولارات لكل أونصة، والطلب على الإيريديوم سوف يفوق العرض الحالي بكثير، والتكاليف سوف ترتفع بعد ذلك، وهذا سيجعل الهيدروجين الأخضر أكثر تكلفة، مما قد يجعله بعيدًا عن متناول معظم المستهلكين.

ولفتت إلى أن تكرارًا لضغط الأسعار، الذي حدث في سوق الليثيوم في السنوات الأخيرة، وفي محاولة للمساهمة في تحقيق هدف صافي الصفر، قامت العديد من شركات تصنيع السيارات بزيادة إنتاج السيارات الكهربائية، مما أدى إلى نقص المواد الخام اللازمة لإنتاج بطاريات السيارات الكهربائية، ومن المرجح أن تكون مشاكل العرض بالنسبة لمعادن مجموعة البلاتين أسوأ من مشاكل الليثيوم، نظرا لندرتها النسبية في الأرض. ومع ذلك، فإن استبدال الإيريديوم بالبلاديوم في الوقت المناسب يمكن أن يخفف من هذه المشكلة، لذلك ليس من المستغرب أن تسعى الصناعة الآن جاهدة لإيجاد حلول تكنولوجية، ومن المقرر أن يتسارع هذا الأمر في المستقبل القريب مع بدء تنفيذ مشاريع الهيدروجين الأخضر بشكل جدي، نظرًا لحجم العوائد التي يمكن أن تتوقعها الشركات التي تستفيد من ثورة الطاقة الجديدة هذه.

والبالاديوم عنصر كيميائي من الجدول الدوري، ورمزه Pd، وله العدد الذري 46. وهو فلز انتقالي نادر، من مجموعة البلاتين وهو لديه أدنى نقطة انصهار وأقل كثافة منها، ويستخرج من خامي النحاس والنيكل، ويستخدم كعامل مساعد وفي صناعة المجوهرات وفي مجال طب الأسنان وهو معدن أبيض فضي لامع نادر.