اتومبیل های هیدروژنی ممکن است به زودی به موضوعی فراتر از یک رخداد عملی تازه تبدیل شوند. تیمی از دانشمندان تحت نظارت UNSW راهی ارزانتر و پایدار برای ایجاد هیدروژن مورد نیاز نیرو بخشیدن به خودروها معرفی کرده اند.
در پژوهشی که اخیراً در Nature Communications منتشر شده است، تیمی از دانشمندان UNSW سیدنی، دانشگاه گریفیت و دانشگاه صنعتی سوینبورن نشان دادند که گرفتن هیدروژن با جدا کردن آن از اکسیژن موجود در آب میتواند با استفاده از فلزات ارزان مانند آهن و نیکل به عنوان کاتالیزور، در یک واکنش شیمیایی سریعتر که نیاز به انرژی کمتری دارد، حاصل شود.
آهن و نیکل، که به وفور در زمین یافت می شوند، میتوانند جایگزین فلزات گرانبهایی چون راتنیم، پلاتین و ایریدیم شوند که تاکنون به عنوان کاتالیزور در فرآیند تجزیه آب استفاده میشدند.
چوان ژائو، استاد دانشکده شیمی UNSW می گوید که در تجزیه آب، دو الکترود، بار الکتریکی را بر آب اعمال می کنند که باعث می شود هیدروژن از اکسیژن جدا شود، که هیدروژن حاصل میتواند به عنوان منبع انرژی در یک سلول سوختی استفاده گردد.
کاری که آنها انجام می دهند این است که الکترودها را با کاتالیزور خود می پوشانند تا مصرف انرژی کاهش یابد. در این کاتالیزور یک رابط بار در مقیاس نانو وجود دارد که آهن و نیکل در مقیاس اتمی در آن قرار گرفته و یک سطح فعال برای تجزیه آب ایجاد میکنند.
در سال 2015، تیم پروفسور ژائو، یک الکترود نیکل-آهن را برای تولید اکسیژن با راندمان بالا ابداع کردند. هرچند، کاتالیزور آهن و نیکل به تنهایی الکترود خوبی برای تولید هیدروژن نیستند، اما وقتی در مقیاس نانو به هم می پیوندند گویی که جادویی رخ میدهد. رابط نانو بطور اساسی خاصیت این مواد را تغییر میدهد. نتایج نشان میدهد که کاتالیزور نیکل-آهن میتواند به اندازه پلاتین برای تولید هیدروژن فعال باشد.
مزیت دیگر، این است که الکترود نیکل-آهن ابداع شده می تواند هم هیدروژن و هم اکسیژن را کاتالیز کند، بنابراین نه تنها می توان با استفاده از عناصر فراوان زمین هزینه های تولید را کاهش داد بلکه بجای ساخت دو کاتالیزور، فقط یک کاتالیزور استفاده میشود و لذا یک کاهش هزینه دیگر را از این بابت به دنبال خواهد داشت.
نگاهی گذرا به قیمتهای جهانی فعلی فلزات نشان می دهد که این روش می تواند تحولی برای سرعت بخشیدن به رفع موانع اقتصادی تولید هیدروژن ایجاد کند. هر کیلوگرم آهن و نیکل به ترتیب 0.13 دلار و 19.65 دلار قیمت دارند. در مقابل، هر کیلوگرم روتیمیم، پلاتین و ایریدیم به ترتیب 11.77 دلار ، 42.13 دلار و 69.58 دلار قیمت گذاری میشوند که هزاران برابر گرانتر از آهن هستند.
هزینه امروزی سوختهای فسیلی این انگیزه را ایجاد میکنند که به سمت اقتصاد هیدروژن حرکت شود تا بتوان از هیدروژن به عنوان یک حامل انرژی پاک که در زمین بطور فراوان وجود دارد استفاده کرد.
قرنهاست که در مورد استفاده اقتصادی از هیدروژن صحبت میشود، اما این بار به نظر میرسد که این امر، بطور واقعی در حال وقوع است. اگر فناوری تجزیه آب توسعه بیشتری یابد، ممکن است بزودی ایستگاه های سوخت گیری هیدروژن، همانند جایگاه های بنزین امروزی، رایج شود و بتوان خودروی سوخت هیدروژنی خود را با گاز هیدروژن پر کرد. در مقایسه با خودروهای برقی لیتیومی، سوخت گیری هیدروژن تنها ظرف چند دقیقه انجام میشود.
در ادامه این تحقیقات، تلاش بر این خواهد بود که هیدروژن با بهره گیری از منابع انرژی پایدار خورشیدی در کنار کاتالیست های کم هزینه و در عین حال کارآمد تولید گردد.
بازدیدها: 16