وأجرى الدراسة باحثون من معهد الدراسات العليا للعلوم الأساسية في زنجان بالتعاون مع معهد داليان للكيمياء الفيزيائية التابع للأكاديمية الصينية للعلوم وجامعة هنان، حيث توصلوا إلى أن الحديد الموجود داخل المحفز يساهم أساسًا في تخزين الشحنات الكهربائية، بينما تشارك كميات محدودة من أيونات الحديد الموجودة على السطح مباشرة في التفاعل.
وأوضح الباحثون أن هذه النتائج قد تساعد في تطوير محفزات أكثر كفاءة، وتقليل استهلاك الطاقة وتكلفة إنتاج الهيدروجين الأخضر، الذي يُعد من التقنيات المهمة للتحول نحو الطاقة النظيفة وخفض الانبعاثات الكربونية.
وأظهرت نتائج البحث أن وجود الحديد داخل هذه المحفزات لا يعني بالضرورة مشاركته المباشرة في التفاعل، إذ تبين أن الحديد الموجود في الأجزاء الداخلية للمحفز يساهم بشكل رئيسي في تخزين الشحنات الكهربائية، بينما تلعب نسبة محدودة من أيونات الحديد الموجودة على سطح المادة دوراً مباشراً في عملية إنتاج الأكسجين.
وأوضح الباحثون أن هذه النتائج تقدم فهماً جديداً لآلية عمل محفزات النيكل والحديد، حيث كان الاعتقاد السائد سابقاً أن جميع أيونات الحديد ذات حالات الأكسدة العالية تشارك في التفاعل، بينما كشفت الدراسة أن موقع وجود الحديد داخل بنية المحفز يمثل عاملًا حاسماً إلى جانب حالته الكيميائية.
ويُعد إنتاج الهيدروجين الأخضر عبر تحليل الماء كهربائياً من أبرز التقنيات الحديثة في مجال الطاقة النظيفة، نظراً لدوره المحتمل في تقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري وخفض الانبعاثات الكربونية، إلا أن ارتفاع استهلاك الطاقة في تفاعل إنتاج الأكسجين يشكل أحد أبرز التحديات أمام توسيع استخدام هذه التقنية.
واستخدم الباحثون خلال الدراسة تقنيات تحليل متقدمة، بينها التحليل الطيفي المرئي، وطيف رامان المعزز سطحياً (SERS)، وطيف موسباور، لمتابعة التغيرات الكيميائية والبنيوية للمحفزات أثناء عملها في ظروف التشغيل الفعلية.
ويُنظر إلى هذا الاكتشاف باعتباره خطوة مهمة في تطوير تقنيات إنتاج الهيدروجين الأخضر، ودعم الانتقال نحو أنظمة طاقة منخفضة الكربون تعتمد على حلول أكثر استدامة وأقل تكلفة.