اختراع موتور هیدروژنی مقرون به صرفه قیمت! - وبلاگ آقا ایرج

به گزارش وبلاگ آقا ایرج، موتور های هیدروژنی یکی از مناسب ترین دستاورد های بشر برای فراوری انرژی است، اما ساخت چنین دستگاه هایی به دلیل استفاده از فلز کمیاب و گرانقیمت پلاتین در پیل های سوختی، هنوز هزینه ساز است، اما در یک اختراع جالب توجه دانشمندان توانستند از آن برای ساخت چنین پیل هایی استفاده نمایند که هم هزینه ها را بشدت کاهش می دهد و هم امکان استفاده بیشتر از این فناوری را فراهم می نماید.

به گزارش وبلاگ آقا ایرج، سلول های سوختی هیدروژنی، هیدروژن را تنها با دفع بخار آب به عنوان پسماند سوخت به الکتریسیته تبدیل می نمایند. همین امر آن ها را به یک جایگزین سبز مجذوب کننده برای انرژی قابل حمل، به ویژه برای وسایل نقلیه تبدیل می نماید. با این حال، هزینه بالای یکی از اجزای اصلی سلول ها، مانع از پذیرش گسترده آن شده است. پیل های سوختی به کاتالیزوری ساخته شده از پلاتین متکی هستند که گران و کمیاب است.

اکنون، یک تیم اروپایی به رهبری محققان کالج امپریال لندن، کاتالیزوری را با استفاده از آهن، کربن و نیتروژن - موادی که مقرون به صرفه و به راحتی در دسترس هستند - ایجاد نموده اند و نشان داده اند که می توان از آن ها برای کارکرد پیل سوختی با قدرت بالا استفاده کرد. نتایج دستاورد آن ها روز گذشته (25 آوریل 2022) در نشریه معتبر Nature Catalysis منتشر شده است.

پروفسور آنتونی کوسرناک، محقق ارشد دپارتمان شیمی کالج امپریال لندن، گفت: در حال حاضر، حدود 60 درصد از هزینه یک پیل سوختی، مربوط به کاتالیزور پلاتینی آن است. بنابراین، برای اینکه پیل های سوختی را به یک جایگزین واقعی مناسب برای وسایل نقلیه با سوخت فسیلی تبدیل کنیم، باید این هزینه را کاهش دهیم. طراحی کاتالیزور مقرون به صرفه تر ما باید این امر را به واقعیت تبدیل کند و امکان استقرار سیستم های انرژی تتازهپذیر بسیار بیشتری را فراهم کند که از هیدروژن به عنوان سوخت استفاده می نمایند و در نهایت انتشار گاز های گلخانه ای را کاهش می دهند و دنیا را در مسیری به سمت انتشار صفر کربن قرار دهند.

نوآوری این تیم فراوری کاتالیزوری بود که در آن تمام آهن به صورت اتم های منفرد در یک ماتریس کربن رسانای الکتریکی پراکنده می گردد. آهن تک اتمی دارای خواص شیمیایی متفاوتی نسبت به آهن عادی است که در آن همه اتم ها در کنار هم قرار گرفته اند و باعث واکنش پذیری آن می گردد. این خواص به این معنی است که آهن واکنش های مورد احتیاج در پیل سوختی را افزایش می دهد و به عنوان یک جایگزین خوب برای پلاتین عمل می نماید. در آنالیز های آزمایشگاهی، این تیم نشان داد که یک کاتالیزور آهن تک اتمی، عملکردی نزدیک به کاتالیزور های مبتنی بر پلاتین در یک سیستم پیل سوختی واقعی دارد.

علاوه بر فراوری یک کاتالیزور مقرون به صرفه تر برای پیل های سوختی، روشی که این تیم برای ایجاد آن ابداع کرد، می تواند برای سایر کاتالیزور ها برای فرآیند های دیگر، مانند واکنش های شیمیایی با استفاده از اکسیژن اتمسفر به عنوان واکنش دهنده به جای اکسیدان های شیمیایی گران قیمت، و استفاده از هوا برای حذف آلاینده های مضر در تصفیه فاضلاب سازگار گردد.

دکتر اسد محمود، نویسنده اول این مطالعه و محقق دپارتمان شیمی کالج امپریال لندن، نیز گفت: ما رویکرد تازهی را برای ساخت طیفی از کاتالیزور های تک اتمی ایجاد نموده ایم که فرصتی برای اجازه دادن به طیف وسیعی از فرآیند های شیمیایی و الکتروشیمیایی تازه ارائه می دهد. به طور خاص، ما از یک روش مصنوعی منحصربه فرد به نام transmetallation استفاده کردیم تا از تشکیل خوشه های آهن در طول سنتز جلوگیری کنیم. این فرآیند باید برای دانشمندان دیگری که در پی تهیه نوع مشابهی از کاتالیزور هستند مفید باشد.

این تیم با جانسون متی سازنده کاتالیزور پیل سوختی بریتانیا همکاری کردند تا کاتالیزور را در سیستم های مناسب آزمایش نمایند و امیدوارند کاتالیزور تازه خود را ارتقا دهند تا بتوان از آن در پیل های سوختی تجاری استفاده کرد. در عین حال، آن ها در کوشش هستند تا پایداری کاتالیزور را بهبود بخشند، تا از نظر دوام و عملکرد بتواند با پلاتین مطابقت کند. این دستاورد مهم در صورت تجاری شدن می تواند انقلابی بزرگ در عرصه فراوری انرژی مبتی بر سوخت هیدروژن ایجاد کند. این موضوع به ویژه در صنعت خودروسازی اهمیتی بالا خواهد داشت، زیرا فراوری خودرو های هیدروژنی مقرون به صرفه قیمت را عملی می نماید. در واقع چناچه بتوان هزینه فراوری و نگهداری خودرو های هیدروژنی را با خودرو های سوخت فسیلی برابر کرد، عملاً استفاده از خودرو های سوخت فسیلی را توجیه ناپذیر خواهد نمود و این به نوبه خود تأثیری قابل توجه بر کاهش انتشار گاز های گلخانه ای و بعلاوه آلودگی هوا خواهد داشت.

منبع: scitechdaily

ترجمه: مصطفی جرفی-وبلاگ آقا ایرج