فريق بحثى بالجامعة الأمريكية يعمل على إنتاج "الطاقة الذكية" من ضوء الشمس

في محاولة لإيجاد حلول لأزمة الطاقة التي تلوح في الأفق، واحتمالية نضوب البترول والغاز الطبيعي، يعمل الباحثون في معامل تكنولوجيا النانو بالجامعة الأمريكية بالقاهرة، على إيجاد وسائل لتوليد "الطاقة الذكية" بهدف إنتاج الوقود المتجدد والكهرباء من ضوء الشمس.
ويقول الدكتور ناجح علام، مدرس تكنولوجيا النانو والطاقة المتجددة بقسم الفيزياء بالجامعة "إن المجتمع الدولي يدرك الأزمة الناجمة عن استخدام الوقود الأحفوري ويركز بشكل متزايد على تطوير تقنيات الانبعاثات الخالية من الكربون باستخدام مصادر الطاقة المتجددة".
ويقوم علام بعمل بحث لتسخير الطاقة الشمسية علي مرحلتين: المرحلة الأولى تقوم علي استخدام المواد متناهية الصغر لاستغلال ضوء الشمس في إنتاج الوقود النظيف، مثل الهيدروجين، للحد من التلوث والغازات المسببة للاحتباس الحراري، وبالتالي، ارتفاع درجة حرارة الارض، أما المرحلة الثانية فتشمل استخدام المواد متناهية الصغر لتحويل ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية عبر الخلايا الشمسية، ويقول علام: "الطاقة الشمسية هى واحدة من مصادر الطاقة المتجددة، التي تؤخذ بعين الاعتبار لأنها الأكثر وفرة، وإذا تم تسخيرها بشكل فعال، فستصبح قادرة على تلبية احتياجات الطاقة العالمية في المستقبل القريب".
يذكر أن الهيدروجين يعتبر واحداً من أخف وأنظف الغازات، فعند استخدامه كوقود، لا ينتج الهيدروجين أي انبعاثات، فمنتجاته فقط هي الماء والحرارة والطاقة، ومع ذلك، فعملية استخراج الهيدروجين من الماء تستهلك الكثير من الطاقة والمال، ويتم حالياً تصنيع غاز الهيدروجين باستخدام الوقود الأحفوري، الذي ينتج عنه انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الضارة.
ويقول علام إنه وفريقه يعملون علي تطوير التكنولوجيات التي تمكّن من استخدام الهيدروجين كمصدر للطاقة بكفاءة عالية وبتكلفة زهيدة، وليس كقناة لاستخدام الطاقة، "تستخدم أشعة الشمس لتقسيم جزيئات الماء إلى ذرات الأوكسجين والهيدروجين التي يمكن استخدامها لانتاج الطاقة النظيفة، ومن الناحية النظرية، يمكن استخدام أشعة الشمس لإثارة المواد شبه الموصلة، والتي بدورها تعمل كمحفز لتفاعل تقسيم جزيئات المياه في خلية كهروكيميائية.
ويقوم علام بتصميم نظم كهروكيميائية ضوئية لإجراء عملية تقسيم جزيئات المياه باستخدام الطاقة الشمسية، ويقول علام عن تجربته: "هذه واحدة من أكثر التكنولوجيات الواعدة التي يجري تطويرها من قبل العلماء في القرن الحادي والعشرين، فنحن نركز علي إنتاج الهيدروجين كوقود نظيف وفعال حيث يمكن استخدامه لتشغيل كل شيء بدءاً من الأجهزة الكهربائية والمنزلية انتهاءً بالسيارات والطائرات، ونحن نعمل أيضاً على استخدام الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء وتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى وقود مفيد".
يُصمم مدرس تكنولوجيا النانو والطاقة المتجددة بقسم الفيزياء، مختبر مواد الطاقة داخل حرم الجامعة الأمريكية بالقاهرة، حيث يٌستخدم المختبر بشكل أساسي في تصميم وتجميع المواد متناهية الصغر لتحويل الطاقة الشمسية، وهو ما يعد تطبيقاً عملياً لبحث علام، وعند الانتهاء من إنشائه، سوف يشتمل المختبر علي أجهزة إمدادات الطاقة لتركيب المواد، ومولد للطاقة الشمسية ومعدات لاختبار كفاءة الأجهزة التي أُنشئت لتحويل الطاقة الشمسية، بالإضافة إلي أجهزة أخري.
حصل علام مؤخراً على جائزة جمعية مصر الخير عن أبحاثه لتحويل الطاقة الشمسية، وبعد حصوله علي البكالوريوس والماجستير من قسم الكيمياء في جامعة القاهرة، انتقل علام الى الولايات المتحدة لإكمال درجة الدكتوراة في علوم وهندسة المواد من جامعة ولاية بنسلفانيا. في عام 2010، عمل علام في مختبر ديناميات الليزر بمعهد جورجيا للتكنولوجيا، حيث ركز على تصنيع المواد المختلطة لتحويل الطاقة الشمسية، وفي العام الماضي، انتقل علام إلى معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا كعالم أبحاث، قبل أن ينضم لهيئة التدريس بالجامعة الأمريكية بالقاهرة في خريف 2011.