ماه گذشته، محققان ژاپنی از دانشگاه شینشو در ناگانو یک روش دو مرحله ای را توسعه دادند که به طور چشمگیری در تولید هیدروژن سبز (سوخت پاک و تجدیدپذیر) از واکنش فوتوکاتالیستی کارآمدتر است. با این حال، تیم نشان داد که آنها نیاز به مهندسی بهبود کارایی فناوری دارند تا آن را عملا مفید کنند.
اگرچه هیدروژن یکی از پاک ترین منابع انرژی است. حتی امروزه، بیشتر هیدروژنی که ما تولید می کنیم هنوز از سوخت های فسیلی تامین می شود.
در نتیجه این روشهای تولید هیدروژن با سوخت فسیلی، گازهای گلخانهای در مقادیر زیادی در جو منتشر میشوند. این گازها بحران تغییرات آب و هوایی را که سیاره ما در حال حاضر با آن مواجه است بدتر می کند. با این حال، اگر راهی سبز و پایدار برای تولید هیدروژن کشف کنیم، می توان از این امر جلوگیری کرد.
دسترسی و تبدیل به هیدروژن
طبق بیانیه این موسسه، محققان دانشگاه Strathclyde پیشنهاد کرده اند که اکنون می توان به لطف یک نوآوری جدید به انرژی خورشیدی دسترسی پیدا کرد و آن را به صورت هیدروژن درآورد.
محقق اصلی، دکتر سباستین اسپریک، از Strathclyde گفت: “یک منبع انرژی تجدیدپذیر فراوان برای مقابله با چالش انرژی پایدار به شکل خورشید وجود دارد. با رسیدن این انرژی به سطح زمین هشت هزار برابر بیشتر از کل نیاز سالانه جهانی به انرژی جوامع ما تامین می شود.”
“فتوکاتالیست گزارش شده می تواند از طریق فرآیندهای انرژی نامطلوب به انرژی خورشیدی دسترسی پیدا کند تا یک حامل انرژی قابل ذخیره به شکل هیدروژن از آب تولید کند. سپس آن را می توان در پیل سوختی با آب تنها محصول جانبی به الکتریسیته تبدیل کرد.
این مطالعه راهی برای بهینه سازی بیشتر فراهم می کند. فوتوکاتالیست ها (پلیمرها) بسیار مورد توجه هستند. زیرا خواص آنها را می توان با استفاده از روش های مصنوعی تنظیم کرد که امکان بهینه سازی ساده و سیستماتیک ساختار را در آینده و بهینه سازی فعالیت بیشتر فراهم می کند.”
تولید هیدروژن سبز از آب به ماده ای نیاز دارد که بتواند با استفاده از نور باعث تجزیه آب به هیدروژن و اکسیژن شود. چنین ماده ای فوتوکاتالیست نامیده می شود. دانشمندان در بسیاری از آزمایشات قبلی از اهداکنندگان الکترون قربانی برای تولید آن استفاده کرده اند.
اگرچه این عوامل میتوانند با کاهش تمایل نوترکیبی الکترونها و حفرهها بازده هیدروژن را افزایش دهند، اما نمیتوان از آنها برای تولید سوخت هیدروژنی در مقیاس بزرگ استفاده کرد. محقق دانشگاه Strathclyde ادعا میکند که هیدروژن قابل ذخیرهسازی را میتوان با انجام فتوکاتالیز آب در حضور نور خورشید با استفاده از یک پلیمر مزدوج ذرات حاوی یک کاتالیزور فلزی به عنوان ایریدیوم در مقادیر زیاد تولید کرد.
تجزیه آب
مطالعه جدید نشان می دهد که استفاده از یک فوتوکاتالیست تحت نور شبیه سازی شده خورشید، زمانی که با یک کاتالیزور فلزی مناسب (در این مورد ایریدیوم) بارگذاری می شود، باعث تجزیه آب به هیدروژن قابل استفاده می شود. این یک پیشرفت بزرگ در مبارزه با تغییرات آب و هوایی است. زیرا وقتی هیدروژن در پیل سوختی استفاده می شود، هیچ گاز گلخانه ای منتشر نمی کند.
طبق گزارش آژانس بین المللی انرژی، هیدروژن سبز پتانسیل بسیار خوبی دارد زیرا می تواند وابستگی ما به سوخت های فسیلی را به میزان قابل توجهی کاهش دهد و ردپای کربن جهانی را کاهش دهد. صنایعی مانند کشتیرانی، پالایش نفت، حمل و نقل و هوافضا که در حال حاضر آلودگی زیادی را به دلیل سوخت های سنتی ایجاد می کنند، می توانند با استفاده از این هیدروژن تقریباً بدون آلودگی شوند.
سال گذشته دولت بریتانیا اعلام کرد که تا سال ۲۰۳۰ قصد دارد سوخت هیدروژنی کافی برای تامین نیاز انرژی سه میلیون خانوار تولید کند. شبکه ملی کشور همچنین در حال توسعه یک شبکه مبتنی بر آن برای تولید برق پاک است. دولت فرانسه سرمایه گذاری های هنگفتی برای افزایش تولید هیدروژن سبز خود انجام می دهد. یک گزارش بازار نشان می دهد که فرانسه تا پایان این دهه ۷٫۲۸ میلیارد دلار برای دستیابی به اهداف خود در این زمینه سرمایه گذاری خواهد کرد.