یافتن یک راه ساده برای تبدیل آب به هیدروژن در دمای اتاق

سوخت هیدروژنی وزن ویژه ای در برنامه ها و امیدهای بشر در زمینه تامین سوخت های پاک و فراوان در دهه های آینده دارد. کارشناسان و فناوران حساب ویژه ای از هیدروژن برای آینده بشریت و چالش ما با مسئله انرژی سیاره باز کرده اند. طبیعتاً برنامه ریزی بلندمدت هیدروژن و تفکر در مورد آینده ای مبتنی بر سوخت های هیدروژنی خوب و جذاب است. اما ابتدا باید بتوانیم آن را تولید کنیم!

تا زمانی که دانشمندان نتوانند راه هایی برای تولید هیدروژن به صورت عملی و ارزان و بدون تکیه بر سوخت های فسیلی بیابند، ما همچنان یک سد بزرگ برای توسعه پایدار خواهیم داشت. در یک مطالعه جدید، گروهی از دانشمندان گام امیدوارکننده دیگری در این راستا برداشتند. البته به شرطی که بتوانیم از منابع آلومینیوم و گالیوم موجود به درستی استفاده کنیم.

مقاله مرتبط:

در یک مطالعه جدید، دانشمندان روش نسبتا ساده ای را بر اساس نانوذرات آلومینیوم پیشنهاد کردند. در این روش می توان اکسیژن را از مولکول های آب جدا کرد و گاز هیدروژن باقی مانده را خارج کرد. فرآیند فوق مقادیر زیادی هیدروژن تولید می کند و تمام مراحل آن در دمای اتاق انجام می شود.

روش جدید یکی از بزرگترین موانع در مسیر تولید سوخت هیدروژنی را برطرف می کند: مصرف انرژی بالای تولید هیدروژن با استفاده از روش های موجود. این تکنیک با هر نوع آبی از جمله فاضلاب و آب اقیانوس کار می کند. اسکات الیوردانشمند مواد در دانشگاه کالیفرنیا، سانتا کروز (UCSC) می گوید:

نیازی به انرژی ورودی نداریم و [روشمان] هیدروژن را دیوانه وار حباب می کند. من هرگز چنین چیزی را ندیده ام.

کلید این فرآیند استفاده از فلز گالیوم است که امکان واکنش مداوم با آب را فراهم می کند. این واکنش آلومینیوم-گالیوم-آب دهه هاست که شناخته شده است. اما تیم تحقیقاتی در مطالعه جدید خود آن را به روش های خاصی بهینه و بهبود بخشیدند.

  دانشمندان ارتباط عجیبی بین مصرف ماهی و سرطان پوست یافته اند

آب حباب دار

حباب های گاز هیدروژن از واکنش آب با کامپوزیت آلومینیوم-گالیوم ایجاد می شود.

با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی و تکنیک های پراش اشعه ایکس، محققان توانستند بهترین ترکیب آلومینیوم و گالیم را برای تولید هیدروژن با بالاترین راندمان بیابند: کامپوزیت گالیم-آلومینیوم یک تا سه.

آلیاژ غنی از گالیوم عملکرد دوگانه ای دارد که هم پوشش اکسید آلومینیوم را که معمولاً واکنش با آب را مسدود می کند از بین می برد و هم نانوذرات آلومینیوم تولید می کند که واکنش های سریع تری را ممکن می کند. بکتان سنگراماستاد شیمی آلی در UCSC می گوید:

گالیم نانوذرات را جدا می کند و از تجمع آنها به ذرات بزرگتر جلوگیری می کند. افراد و گروه‌های مختلفی برای تولید نانوذرات آلومینیوم تلاش می‌کنند و در اینجا ما آنها را در فشار اتمسفر معمولی و دمای اتاق تولید می‌کنیم.

محققان گزارش می دهند که روش اختلاط پیشنهادی چندان پیچیده نیست و مواد کامپوزیت را می توان حداقل به مدت سه ماه در سیکلوهگزان نگهداری کرد تا از رطوبت محافظت شود. در غیر این صورت، اثربخشی مواد کاهش می یابد.

باید توجه داشته باشیم که آلومینیوم راحت تر از گالیوم به دست می آید. زیرا می توان آن را از مواد مستعمل و دور ریختنی مانند قوطی های آلومینیومی و فیلم های دور ریخته شده تهیه کرد. همچنین گالیم گرانتر و کمیاب تر است. اما در این فرآیند، حداقل می‌توانیم آن را بازیابی کنیم و بارها و بارها بدون از دست دادن کارایی آن از آن استفاده کنیم.

مقاله مرتبط:

هنوز کار زیادی برای انجام دادن وجود دارد. همانطور که ممکن است حدس بزنید: اولین مشکل این است که بفهمیم آیا چنین روش آزمایشگاهی را می توان تا مقیاس تجاری افزایش داد یا خیر. با این حال، این نشانه ها و نتایج اولیه نشان می دهد که با روشی با ظرفیت بسیار بالا برای تولید سوخت هیدروژنی روبرو هستیم. محققان در بخشی از مقاله علمی خود به این نتیجه می رسند:

به طور کلی، یک آلیاژ گالیم-آلومینیوم غنی از گالیم، مقادیر زیادی هیدروژن در دمای اتاق بدون ورودی انرژی یا دستکاری مواد یا تغییر در pH تولید می کند.

نتایج این تحقیق در Applied Nano Materials منتشر شده است.

دیدگاهتان را بنویسید