الفائز بالجائزة الدكتور بيلومبي: ثورة في التحليل الكهربائي لثاني أكسيد الكربون!

الفائز بالجائزة الدكتور بيلومبي: ثورة في التحليل الكهربائي لثاني أكسيد الكربون!

حصل الدكتور كيفين جورجيوس بيلومبي على جائزة الدكتوراه من قسم الكيمياء والطاقة في جمعية الكيميائيين الألمان (GDCh) في 9 أبريل 2025. وقد مُنحت له الجائزة عن أطروحته بعنوان "إنشاء مسارات شاملة للاختزال الكهربائي لثاني أكسيد الكربون والهدرجة الكهروكيميائية". لسوء الحظ، لم يتمكن بيلومبي من حضور حفل توزيع الجوائز في دويسبورغ، لذلك قام البروفيسور الدكتور أولف بيتر أبفيل، مشرف الدكتوراه الخاص به، بقبول الجائزة نيابة عنه. أبفيل هو رئيس مجموعة أبحاث الكيمياء غير العضوية 1 وقسم التركيب الكهربائي في معهد فراونهوفر لتكنولوجيا البيئة والسلامة والطاقة UMSICHT في جامعة الرور.

وفي عمله العلمي، ساهم بيلومبي برؤى قيمة حول تحول الطاقة، وهو ما برر حصوله على الجائزة. وفي كلمته، أشاد نيلز بوتكي من BASF SE بأهمية عمل بيلومبي الذي يهدف إلى تقنيات التحفيز الكهربائي. وهذه التكنولوجيات ضرورية للإنتاج المستدام للمواد الكيميائية والوقود. يسلط بيلومبي الضوء على الإمكانات الكبيرة للتحليل الكهربائي لثاني أكسيد الكربون وتفاعلات الهدرجة الكهروكيميائية لتقليل انبعاثات غازات الدفيئة وكهربة الصناعة الكيميائية.

أساليب مبتكرة للحد من ثاني أكسيد الكربون

ومع ذلك، فإن التنفيذ الصناعي لهذه التقنيات لا يزال في مراحله الأولى. وتشمل التحديات الحالية طرق التنمية البطيئة وغير الفعالة والافتقار إلى محفزات قوية وفعالة من حيث التكلفة. يدرس بيلومبي كيفية تحسين التحليل الكهربائي لثاني أكسيد الكربون وتفاعلات الهدرجة الكهروكيميائية للتطبيقات الصناعية. وفي هذا السياق، قدم العديد من براءات الاختراع، بما في ذلك طبقة محفزة جديدة وطبقة انتشار الغاز.

أحد الجوانب الرئيسية لخفض ثاني أكسيد الكربون الكهروكيميائي هو تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى منتجات كيميائية قابلة للاستخدام، وهو أمر ذو أهمية كبيرة في ضوء تغير المناخ. الهدف هو تقليل ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي على وجه التحديد وجعله قابلاً للاستخدام في إنتاج المنتجات الكيميائية. يُظهر العمل في هذا الموضوع اتجاهًا واضحًا نحو تحسين أنظمة التحليل الكهربائي الحالية بدلاً من تطوير محفزات وأقطاب كهربائية جديدة.

التطورات والتحديات التكنولوجية

ومن الأمثلة المشجعة على ذلك المحلل الكهربائي ذو الفجوة الصفرية، الذي يجري دراسته من قبل جامعة فراونهوفر UMSICHT، وجامعة الرور في بوخوم، وRWTH آخن. يستخدم هذا المحلل الكهربائي المنحل بالكهرباء ذو ​​الحالة الصلبة ويتميز بمزايا مثل كفاءة الطاقة العالية وقابلية التوسع الجيدة. ما هو مهم بشكل خاص هو أن هذا النظام لا يتطلب كاثولايت سائل.

تم إحراز تقدم كبير من خلال تقليل المقاومة الأومية على وجه التحديد وتحسين الاستقرار وكفاءة فاراداي. ويمكن تحقيق الاستقرار لمدة تصل إلى 10 ساعات عند 3 فولت و300 مللي أمبير سم-2، وهو ما يتوافق مع تحسن بمقدار ثلاثة أضعاف. كما أدت دراسة منشورة عن التحليل الكهربائي ذي الفجوة الصفرية إلى زيادة كفاءة فاراداي لثاني أكسيد الكربون من 14% إلى أكثر من 60%.

ومع ذلك، فقد أظهرت الأبحاث أيضًا أن هناك معايير حاسمة مثل إدارة المياه يمكن أن تؤثر على الأداء. الكثير من إمدادات المياه يمكن أن يؤدي إلى الفيضانات، في حين أن أداء غشاء التبادل الأنيوني المنخفض للغاية يمكن أن يقلل من الأداء. تعتبر هذه النتائج حاسمة لمواصلة تطوير التكنولوجيا وتحسين عمليات التحليل الكهربائي.

باختصار، يمكن القول أن عمل الدكتور بيلومبي والتقدم في مجال التحليل الكهربائي لثاني أكسيد الكربون ليس مهمًا للعلم فحسب، بل يمثل أيضًا خطوة مهمة نحو صناعة كيميائية مستدامة. أصبحت أوجه التآزر بين البحث الأكاديمي والتطبيق الصناعي ذات أهمية متزايدة.