تسجيل الدخول

مركز تميز المواد النانوية لتطبيقات الطاقة النظيفة CENCEA

نظرة عامة

الشريك: جامعة كاليفورنيا، بيركلي

​ ​يهدف مركز تميز مدينة الملك عبدالعزيز للعلوم والتقنية وجامعة كاليفورنيا- بيركلي لتطبيقات المواد متناهية الصغر في مجال الطاقة النظيفة (CENCEA) لإيجاد حلول وتقنيات مبتكرة بكفاءة عالية في المجالات التي تسهم في إيجاد حلول للتحديات المهمّة والصعبة التي تواجه العالم اليوم في مجال إنتاج الطاقة النظيفة مقارنة بالمصدر التقليدي للطاقة كالوقود الأحفوري من بترول وفحم وغاز طبيعي. سوف يُنتج ويُطوَّر في هذا التعاون مواد مبتكرة تتميز بخواص وصفات فريدة لها كفاءة عالية على إنتاج الطاقة النظيفة وتخزينها. تستهدف المشروعات مجالين بحثيين هما: التطبيقات المتقدمة للمواد العضو معدنية المسامية والبلورات النانويّة التي سوف يكون لها تأثيرات ملموسة في العديد من التطبيقات الصناعية المتعلقة بالطاقة التي من أهمها: عملية فصل المركبات الهيدروكربونية، وامتصاص ثاني أكسيد الكربون الناتج من الوقود، وتحويل الغاز إلى وقود، وأيضًا التحويل المفيد للطاقة الشمسيّة.​

المشاريع

سوف تُحضَّر في هذا المشروع أنواع مختلفة من المركّبات المساميّة العضو معدنية MOFs, COFs, ZIFs لاستخدامها في تطبيقات صناعيّة متعدّدة كتخزين الطاقة النظيفة وإنتاجها، بسبب العديد من السمات المميزة مقارنة بالمواد التقليديّة كالمساحات السطحيّة العالية جدًّا (تتراوح ما بين 2000 و 10000 جم/م2) ومرونة هيكليّة مع ثبات ميكانيكيي وحراري عالٍ. هذه الصفات المميزة تجعل لهذه المواد تطبيقات كثيرة من أهمّها تخزين أنواع مختلفة من الغازات، من خلال قدرتها العالية على ربط جزيئات الغازات المختلفة داخل البلورات المساميّة. ستستخدم المواد المحضّرة بشكل أساسي في تخزين الطاقة مثل: الهيدروجين والميثان، وإنتاج الطاقة النظيفة، والمساعدة في التقاط الغازات المسببّة لظاهرة الاحتباس الحراري وتخزينها، مثل: امتصاص غاز ثاني أكسيد الكربون واحتجازه وتخزينه، كما سيتم استخدامها كمواد محفّزة لتحويل الغاز إلى سائل.
تستهدف المشروعات البحثية في هذا المركز دراسة وفهم المسائل والتطبيقات الأساسيّة ذات الصلة بالبلورات النانويّة. بشكل أدق، نستهدف تحضير بلورات نانوية عالية الجودة (حجم موحد، أشكال مختلفة، أسطح مميزه، الخ) لما ذلك من الأثر التقني الكبير جدًّا على فعاليتها في عدّة مجالات تطبيقية، حيث تعتمد خواصها الفيزيائيّة والكيميائيّة والكهربائيّة والديناميكيّة الحرارية اعتمادًا كبيرًا على الحجم والشكل البلوري. بالإضافة إلى الدراسات الأساسية لتحضير البلورات النانويّة، يهتم المركز أيضًا بتطوير طرق تحضير آلي ودقيق لدراسة جميع الخواص الكيميائية والفيزيائية للبلورات النانويّة، إذ العمل جارٍ حاليًّا على تطوير أساليب جديدة لمراقبة مسارات نمو وتشكيل البلورات النانويّة في الطور السائل باستخدام المجهر الإلكتروني النافذ، بالإضافة إلى ذلك، لوحظ بأنّ هناك تناغمًا كبيرًا في الخصائص البصريّة والإلكترونيّة والميكانيكيّة والكيميائيّة للجزيئات النانويّة ما يجعلها مناسبة تمامًا لمعالجة عدد من المشكلات المتعلقة بتحويل الطاقة. يتركز جزء من العمل أيضًا على تطوير تطبيقات البلورات النانويّة في مجال الطاقة النظيفة مثل الخلايا الشمسية، وكذلك المواد الحفزية لتحويل المواد الهيدروكربونية إلى مواد مفيدة. يمكن إيجاز الأنشطة البحثية المتعلقة في البلورات النانويّة وتطبيقاتها بـ: الإحلال الكهروكيميائي لرقائق البلورات النانوية، والنمذجة المتكاملة لِبُنى الخلية الشمسيّة المركّبة والتصميم البلوري النانوي لزيادة فاعلية الامتصاص الضوئي واستخدام الموائع الدقيقة في مرحلة الإذابة الديناميكية لتصوير البلورات النانويّة.

تم التطوير من قبل وحدة تقنية المعلومات بمدينة الملك عبدالعزيز للعلوم والتقنية