شارك
الرئيسية
قد نستغني تدريجياً عن بعض المواد الأكثر تكلفة التي يُعد استخراجها صعباً المستخدمة في شاشات الهواتف الذكية والخلايا الشمسية ونستبدل بها مادة أقل تكلفة وأكثر شيوعاً بكثير. هذا البديل ليس اكتشافاً جديداً، وهو يُستخدم غالباً في أدوات المطبخ والدرّاجات النارية.
خصائص الكروم التي تجعله بديلاً لمعادن نبيلة
تحتوي البرادات والأدوات والعناصر المختلفة التي يُدّعى أنها مصنوعة من "الصلب المقاوم للصدأ" على الكروم، وهو المعدن المسؤول عن هذه الخاصية. لطالما اعتبرت الشركات المصنّعة أن الخصائص المقاومة للتآكل التي يتمتّع بها هذا المعدن الصلب اللامع مهمة، ناهيك بأن إضافته إلى الفولاذ تتيح لهذا الأخير مقاومة تراجع النوعية والأوساخ. بالإضافة إلى ذلك، ينتج من طلاء طبقة رقيقة من الكروم فوق معدن آخر كهربائياً، ما يُعرف باسم "طلاء الكروم"؛ مثل الذي يوجد في دراجات هارلي-ديفيدسون (Harley-Davidson) النارية أو السيارات الكلاسيكية المعدّلة. يعكس الكروم ما يصل إلى 70% من ضوء الطيف المرئي، ويعكس 90% من الأشعة تحت الحمراء.
ووفقاً لدراسة نُشرت في مجلة نيتشر كيمستري (Nature Chemistry) ألّفها فريق من جامعة بازل السويسرية؛ استخدام الكروم في المواد المحفّزة والمواد المضيئة فعال بقدر فعالية مكوناتها المعدنية النبيلة التقليدية تقريباً (وهي الأوزميوم والروثينيوم) ولكن تكلفته أقل بكثير. بالإضافة إلى ذلك، الكروم أكثر شيوعاً بـ 20,000 مرة في قشرة الأرض من المعدنين السابقَيّ الذِّكر، وهما بندرة الذهب أو البلاتين تقريباً.
وكما ورد في صحيفة ذي إندبندنت في 14 أغسطس/ آب 2023؛ فقد وضع الفريق أولاً ذرات الكروم بجانب ذرات الهيدروجين والكربون والنيتروجين في إطار جزيئي صلب. كان الكروم نشطاً أكثر كيميائياً في هذا الترتيب مقارنة بنظائره المعدنية النبيلة، وحافظ في الوقت نفسه على معدل فقدان الطاقة عند الحد الأدنى في أثناء الاهتزازات الجزيئية.
اقرأ أيضاً: كيف يمكن أن يكون صدأ المعادن وسيلة لتخزين الطاقة الكهربائية؟
إنتاج الوقود الشمسي من معدن الكروم
خزّن مركّب الكروم الطاقة عند تعريضه للإشعاع بمصباح أحمر داخل جزيئاته لاستخدامها لاحقاً؛ تماماً كما تفعل النباتات خلال عملية التركيب الضوئي. قال الأستاذ في قسم الكيمياء في جامعة بازل والمؤلف الرئيس في الدراسة الجديدة، أوليفر فينغر في بيان صحفي: "يمكن استخدام هذه المواد الجديدة في عملية التركيب الضوئي الاصطناعي لإنتاج الوقود الشمسي بسبب قدرتها على تخزين الطاقة".
وعلى الرغم من أن الأبحاث السابقة التي أُجريت على بدائل المعادن النبيلة حققت في إمكانية استخدام الحديد والنحاس وكانت ناجحة إلى حد ما، يبدو أن الكروم أكثر فعالية من الخيارين حتى الآن. مع ذلك، يعترف فينغر قائلاً إنه: "ليس من المعروف حالياً ما المعدن الذي سيتفوق في النهاية عندما يتعلّق الأمر بالتطبيقات المستقبلية في المواد المضيئة والتركيب الضوئي الاصطناعي".
اقرأ أيضاً: المنتجات الثانوية للفحم مصدر مهمّ للعناصر الأرضية النادرة
في المستقبل، يأمل فينغر وزملاؤه في توسيع نطاق أبحاثهم واختبارها في تطبيقات أخرى؛ ما قد يتيح تطوير طرائق لجعل الجزيئات تتوهّج عبر طيف من الألوان يشمل درجات اللون الأحمر والأخضر والأزرق. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يؤدي تحسين الخصائص التحفيزية للكروم إلى جعله بديلاً عملياً يمكن استخدامه في ألواح الطاقة الشمسية.