إن الأوزون (O3) هو سمة قوية من سمات وموزعة، أصبحت أكثر أهمية في التجهيز الصناعي، ومعالجة المياه، والوسيلة البيئية، وقد شهدت التكنولوجيات المستخدمة في توليد الأوزون تحولاً أساسياً، إذ انتقلت من نظم الطاقة الكثيفة، والصغيرة الحجم إلى حلول تتسم بالكفاءة والقابلية للتكرار، ولا يمكن التحكم فيها.

الخلفية التاريخية لتوليد الأوزون

وقد اكتشف الأوزون لأول مرة في منتصف القرن التاسع عشر، ولكن تطبيقه التجاري لم يبدأ إلا ببدء أساليب التصريف الكهربائي، حيث أن هذين الشعارين التقليديين لتصريف المواد الكيميائية التي تولد الأوزون، والتحليل الضوئي فوق البنفسجية، قد خدما الصناعة لأكثر من قرن، ولكنهما يعانيان من قيود متأصلة على التكنولوجيات الحديثة التي عملت على التغلب عليها.

Corona Discharge: The Workhorse with Constraints

(أ) إن نظم تصريف الزئبق تولد الأوزون عن طريق إحداث تيار عالي التطاير بين كهروتين موزعتين بمتوسط متوسط وضيق في الهواء، وتتسبب في حدوث تعطل في التصريف الكهربائي (O)([الغاز الخافت])([FL:]) في الأكسجين الذروي، الذي يعاد دمجه مع نظام O

التلقيح الفوتوغرافي: منخفض اليلد، مرتفع

وتستعمل مولدات الأوزون القائمة على أساس متعدد الأطراف مصابيح فوق البنفسج عند 185 ميلاً من أجل فصل جزيئات الأكسجين، وتُعد عملية التحلل الضوئي على أساس غير ملاحظ () و[FLT:] التكوين - وتنتج الأوزون بتركيزات منخفضة (0.1 إلى 0.5 في المائة حسب الوزن) وتُعد نظم الأشعة فوق البنفسجية ذات تأثيرات الصغيرة

Recent Technological Advances in Ozone Generation

وقد شهد العقد الماضي موجة من الابتكارات التي تحركها علوم المواد وفيزياء البلازما والإلكترونيات الكهربائية، وبرزت أربعة مسارات تكنولوجية متميزة، كل منها يوفر مزايا فريدة لسياقات صناعية محددة.

نظم إزالة البارايات الديوية

DLctric barrier discharge is a refinement of traditionalal corona discharge. instead of a single dielectric layer, DBDDDDDDD uses one or more insulating barriers between electrodes formation and promote a diffuse, uniform plasma. This formation allows operation at higher pressures and frequencies, with ozone yields 30–50% greater than conventional CDB input

تكنولوجيا البلاستيك الحراري

(أ) إنَّ البلاستيكات غير الحرارية أو الباردة تعمل في درجات حرارة الغاز القريبة من الغموض بينما تحافظ على الطاقة الكهربائية العالية (1-10 eV) وفي توليد الأوزون الصناعي، فإنَّ الغازات المتطايرة في الغلاف الجوي تنخفض أيضاً من كثافة الفلور (APPJs) وتُكيَّف تصريفات الجرعات الواعدة لإنتاج الأوزون مع النقاء الاستثنائي.

جيل الأوزون الكهربي

EFlytic ozone generation (EOG) directly from water via anodic oxidation, typically using a solid —polymer electrolyte (SPE) membrane electrode assembly.

النظم الخفيفة المتقدمة

(ب) رغم أن المصابيح التقليدية للأوزون تستخدم قوساً زئبقاً منخفض الكساد، فإن مصادر التليفزيون الحديثة قد تطورت بشكل كبير، حيث أن المصابيح المحتوية على مفاعلات متعددة الأطراف ذات مفاعلات متطورة (H-FLT:1) لا تزال تعمل على إنتاج مركب متعدد الأطراف من الزئبق (KrCl*، 230 نانوغرام) ينتج إشعاعاً عالياً ومكثفاًاً

منافع تكنولوجيات توليد الأوزون الحديثة

وقد أدى تقارب هذه الابتكارات إلى مزايا ملموسة وذات صلة بالعمليات تتجاوز بكثير المكاسب البسيطة في الكفاءة.

كفاءة الطاقة العالية واليلد

كما أن مولدات البلازما غير الحرارية التي تعمل في دولة ما تحقق استهلاكاً محدداً من الطاقة يتراوح بين 6 و8 كيلوواط و/كغ من اليورانيوم (3) من الأكسجين، مقارنة مع 12 إلى 15 كيلوواط/كغ بالنسبة لوحدات الأسطوانات القديمة.

خفض التكاليف ومجموع تكلفة الملكية

ويمكن أن تقاس المولدات المتقدمة للأوزون على مدى فترة أطول من العمر التشغيلي - أي استبدالات بالكهرباء الكهربائية بعشرات الآلاف من الساعات بدلا من الآلاف، كما أن الحواجز الديليكترية التي تُصنع من السيراميات المعالجة بالمركبات والمعالجة بالمركبات تقاوم الهجوم الكيميائي والصدمة الحرارية، بينما تخفض إمدادات الطاقة الكهرمائية ذاتياً مع تجنب التداول والتدهور.

الاستدامة البيئية

ويتكون الأوزون من مبيد " مخضرم " حيث أنه يزيل الأكسجين، ولا يترك أي منتجات كيميائية متبقية محدثة، وتزيد تكنولوجيات توليد الطاقة الحديثة من هذه الفوائد البيئية، وتخفض الكفاءة الكهربائية مباشرة انبعاثات الكربون من الكهرباء الشبكية، ويمكن أن تُستخدم المولدات الكهربائية الكهربائية المتطايرة بواسطة مركبات ضوئية شمسية من أجل التشغيل الفعلي للزراعة، علاوة على ذلك، فإن إزالة غازات التبعات غير المحتوية على المادة () [وقود المحتوي على المادة الكيميائية]

تعزيز السلامة ومراقبة العمليات

وتشتمل المولدات الكهربائية للأوزون الحالية على عدة سمات مأمونة: الرصد المتكامل للأوزون، والتوقف التلقائي عند اكتشاف التسرب، ونظم مراقبة اللوحات المغلقة التي تكيف إنتاج الأوزون استجابة للطلب في الوقت الحقيقي، ولا يمكن لمشغلات الطاقة الكهربائية العالية الحجم أن تحل محلات الربط بالجملة والزيوت، وتخفض مخاطر الحريق، وتشغل النظم الكهربائية في انخفاض حجم البيانات (الخامسة والخامسة).

التطبيقات الصناعية

وقد فتحت مظروف الأداء الموسع لمولدات الأوزون الحديثة قطاعات صناعية جديدة وعمقت دور الأوزون في الأسواق التقليدية.

معالجة المياه والمياه المستعملة

وقد اعتمدت مرافق المياه البلدية منذ وقت طويل على الأوزون من أجل التحلل والتذوق/التحكّم في السلع، فمع الجيل الحديث، أصبحت نظم الأوزون قابلة للتطبيق بالنسبة للمجتمعات الأصغر والصناعية، كما أن أجهزة الاتصال المتقدمة للأوزون التي تستخدم حقن التهوية وأجهزة الإشعال البلاستيكي تحقق كفاءة نقل الأوزون، مما يقلل من قدرة المولدات الكهربائية المطلوبة.() وفيما يتعلق بمياه النفايات، فإن الأوزون يُثبت فعاليته في إزالة الملوثات الدقيقة مثل المستحضرات العلاج.

الصناعة الغذائية والخزن البارد

ويستخدم الأوزون على نطاق واسع لتفكيك الفولط السطحي للفواكه والخضروات ومنتجات اللحوم، وكذلك لتصحاح معدات التجهيز وغرف التخزين البارد، وتنتج وحدات التلقيح الديموغرافي الحديثة ومولدات البلازما الأوزون صفراً من التلوث في موقع التحلل المتعدد الأطراف ، وهو أمر حاسم لأنه حتى مع اقتفاء أثر .]

التصنيع الكيميائي والاختناق

(أ) إنَّ مُوجَّهات الأوزون هي مادة أكسدة إنتقائية تستخدم في تركيب مواد كيميائية وصيدلانية ومواد متخصصة، كما أنَّ أوجه التقدم الأخيرة جعلت من الأوزون مادةً عمليةً لتحلل أكسيد الفلور السائل، وهي عوامل كانت تُحدِّد في السابق من عوامل التحلل التراكمي أو الخطرة مثل مُبيدات البيرفلور أو الهيدروجين.

Air Purification and Indoor Environmental Quality

وتستخدم نظم تنقية الهواء الصناعي الأوزون في مركبات عضوية متفجرة، وتزيل الدواجن، وتعطل مسببات الأمراض المنقولة جوا، وتتناسب مع المولدات الكهربائية غير الحرارية الحديثة مع هذا الدور لأنها يمكن أن تعالج كميات كبيرة من الهواء عند انخفاض الضغط، وتقترن بظهور أجهزة مبردة تعمل بالأشعة الضوئية أو مركبات الكربون، وتخفض شبكات البلازما 80 في المائة من عوامل التفريغ

التوقعات المستقبلية

ويشير مسار تكنولوجيا توليد الأوزون إلى زيادة الكفاءة والتقليل إلى أدنى حد، والاستخبارات، ومن المرجح أن تحدد عدة اتجاهات العقد القادم.

التكامل مع الطاقة المتجددة وتخزين الطاقة

ونظراً لأن الأوزون هو غاز قابل للاستهلاك يمكن توليده على متن الطائرة، فإنه يقترن بطبيعة الحال بمصادر متقطعة للطاقة المتجددة، كما أن المولدات الكهربائية الكهربائية، على وجه الخصوص، يمكن أن تدفع مباشرة بواسطة الألواح الشمسية أو التوربينات الريحية دون أن تتطلب استخداماً محمولاً في المناطق ذات التأثير العالي.

التنويم الطفولي والتوليد الموزع

إن مفاعلات البولي دي بي دي ميكرو - دي دي دي دي دي دي مجهزة بتقنيات نظام الرصد المتعدد الأطراف تقلل من آثار مولدات الأوزون إلى حجم الرقائق، ويمكن لهذه الأجهزة، التي تعمل في فولتات تقل عن 1 كيلوفولط، أن تنتج بضعة مليغرام من الأوزون في الساعة للتعقيم الطبي القابل للزراعة أو من أجل دمجها في أجهزة تصفية المياه ذات الاستخدام العالي، ومع انخفاض تكاليف التصنيع، قد نرى جيلات موزنة في المطبخ

الاستخبارات الأثرية والمراقبة الافتراضية

(ب) أن تدمج نظم الأوزون المتقدمة خامات التعلم الآلي لتعظيم جرعات الأوزون استناداً إلى معايير نوعية المياه (التزام، حمولة عضوية)، أو مستويات ملوثة الهواء؛ ويمكن أن تتوقّع الوكالة الطلب على الأوزون وتعديل تواتر المولدات الكهربائية، والفولتاج، وتدفق الغازات المحتوية على التوليد في الثانية المليمتر، مع الحفاظ على بقايا ثابتة من حيث استخدام الطاقة.

نظم الأنواع المختلطـة والمتعددة الأطـراف

وقد يرى المستقبل مولدات الأوزون التي تنتج ليس فقط الأوزون، بل أيضاً الهيدروجين، والمتطرفات الهيدروكسيلية، والأكسجين الوحيد في خليط قابل للتحكم، ويمكن أن تُستخدم مفاعلات البلازما غير الحرارية لتوليد نسب محددة من التلقيح الرئوي باختلاف شكل النبض، والتواتر، وتكوين الغاز، ويمكن أن تحل هذه " منابر الكيمياء التفاعلية " محل المضاعفات الكيميائية المتعددة في عملية واحدة، مما يؤدي إلى تبسيط سلسلة المعالجة الصناعية.

خاتمة

إن التقدم الذي تحقق مؤخرا في مجال تكنولوجيات توليد الأوزون، وتصريف الحواجز العضلية، واللازما غير الحرارية، والخلايا الكهرومغناطيسية، والمنظومات المتقدمة من المركبات فوق البنفسجية، ودفعت الأوزون من موزعة ذات تكلفة عالية إلى أداة رئيسية ومتنافسة في الصناعة الحديثة، وتسفر هذه الابتكارات عن زيادة كفاءة الطاقة، وانخفاض التكلفة الكلية للملكية، وتعزيز السلامة، وتحسين الأداء البيئي.