نانوکامپوزیتی برای تولید انبوه هیدروژن ساخته شد

به گزارش روز سه شنبه گروه علم و آموزش ایرنا از تارنمای فیز، یک تیم تحقیقاتی به سرپرستی دکتر هیئون تاگوان در مرکز تحقیقات نانوذرات در انستیتوی علوم پایه (IBS) در سئول بستر فوتوکاتالیستی جدیدی برای تولید انبوه هیدروژن ایجاد کرده است.

این گروه تحقیقاتی یک ماتریس فوتوکاتالیستی ساخته است که امکان تولید کارآمد هیدروژن را فراهم کرده و مزیت‌های زیادی نسبت به پلت‌فرم‌های رایج تولید هیدروژن دارد.

اهمیت انرژی جایگزین به تازگی به دلیل چالش‌های جهانی مانند آلودگی محیط زیست و تغییرات آب و هوایی افزایش یافته است. در میان چندین نامزد منابع انرژی جایگزین، انرژی هیدروژن برداشت شده توسط فتوکاتالیست‌ها برای تولید انرژی پایدار سبز مورد توجه است.

بر این اساس، تحقیق و توسعه زیادی برای تقویت بازده واکنش ذاتی فوتوکاتالیست‌ها انجام شده است. با این حال، تحقیقات در مورد فاکتور فرمی سیستم‌های فوتوکاتالیستی، که برای کاربرد عملی و تجاری‌سازی آن‌ها بسیار مهم است، هنوز چندان مورد بررسی قرار نگرفته است.

معمولاً در سیستم‌های فعلی پودر کاتالیزور یا نانوذرات را بر روی سطوح مختلف قرار می‌دهند. مشکلات عملی مانند شستشوی کاتالیزورها، انتقال ضعیف جرم و واکنش‌های معکوس از جمله مسائل این فرآیندها است. از سوی دیگر، برای جدا کردن و جمع آوری هیدروژن تولید شده از آب به دستگاه‌های دیگری نیاز است که این امر به پیچیدگی دستگاه می‌افزاید و هزینه‌ها را افزایش می‌دهد.

پلتففرم‌های فوتوکاتالیستی شناور از نظر تحویل کارآمد، جداسازی آسان گاز، افزایش تنش سطح، تثبیت کاتالیزور پایدار، ممانعت از واکنش معکوس و تأمین آب، از جمله مزایای واکنش تکامل هیدروژن است.

این تیم در مرکز تحقیقات نانوذرات در IBS، به رهبری پروفسور هیون، نوع جدیدی از پلتفرم فوتوکاتالیستی را طراحی کرده است که برای تولید کارآمد هیدروژن روی آب شناور می‌شود. این پلتفرم دارای یک ساختار دو لایه بوده که از یک لایه فوتوکاتالیستی فوقانی و یک لایه پشتیبان پایین تشکیل شده است.

هر دو لایه از یک پلیمر ساختاری متخلخل تشکیل شده است که تنش سطح بالایی را به پلتفرم منتقل می‌کند. علاوه بر این، این پلتفرم به صورت آئروژل سرد در می‌آید، که یک ماده جامد پر از گاز با چگالی کم است. در نتیجه، این الاستومر هیدروژل تعبیه شده در فوتوکاتالیست می‌تواند روی آب شناور شود.

محققان به طور تجربی عملکرد تولید هیدروژن از این پلتفرم را در مقایسه با سیستم غوطه‌ور معمولی مقایسه کرده و نشان دادند که این فناوری جدید عملکرد بهتری دارد. تأیید شد که حدود ۸۰ میلی‌لیتر هیدروژن را می‌توان با استفاده از پلتفرم فوتوکاتالیستی شناور با استفاده از مس و کاتالیزورهای تیتانیا با مساحت ۱ متر مربع تولید کرد.