خلق کاتالیزورهای پیشرفته برای تولید هیدروژن پاک توسط دانشمندان

یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه ایالتی اورگان در خصوص تولید هیدروژن با یک ایده و طرح جدید ظاهر شده و مطرح کردند که موفق به ساخت کاتالیزوری شده اند که برای تولید هیدروژن بسیار مناسب بوده و نسبت به کاتالیزورهای موجود کارایی بیشتری دارد و همچنین هزینه تولید را بسیار کاهش میدهد.

کاتالیزور ماده ای است که سرعت یک واکنش شیمیایی را افزایش می دهد بدون اینکه خود دچار تغییر شیمیایی دائمی شود.

هیدروژن در زندگی امروزی نقش بسیار مهمی دارد و در جنبه های مختلفی مانند سلول های سوختی خودروها ، ساخت مواد شیمیایی مانند آمونیاک و تولید پلاستیک و در طیف وسیعی از تولیدات مورد استفاده قرار می گیرد.

بنابراین یافتن راهکاری برای تولید هیدروژن پاک و مقرون به صرفه در وسعت بسیار گسترده میتواند بسیار خبر خوشحال کننده ای برای بشریت باشد.

در حال حاضر برای تولید هیدروژن از دو روش استفاده می شود.

• تولید هیدروژن با استفاده از نانوذرات از طریق شکست فتوکاتالیستی آب :

که در این روش آب از طریق فرآیند کاتالیزوری الکتروشیمیایی به ذرات جداگانه تقسیم شده و هیدروژن از آن جدا می شود که یک روش پاک و پایدار می باشد

• تولید هیدروژن به روش ریفرمینگ با بخارآب گاز طبیعی

تولید هیدروژن با استفاده ازفرایند ریفرمینگ با بخار آب گاز طبیعی، یکی ا زمتداول روشهای تولید هیدروژن در جهان می باشدفرایند ریفرمینگ با بخار آب در حضور کاتالیست نیکل و در دما و فشار بالا انجام می گیرد.

هر دو روش سبز و پاکی برای تولید هیدروژن می باشند ولی هزینه نسبتا زیادی برای استفاده از این روش ها وجود دارد.

ولی طرح جدید دانشمندان و کاتالیزوری که در این روش استفاده می شود ، هزینه ها را یه طور قابل توجهی کاهش می دهد.

فعالیت اصلی کاتالیزورها تسهیل فرآیند واکنش های شیمیایی می باشد که اغلب تغییرات ساختاری را در حین واکنش تجربه می کنند. گاهی اوقات این تغییرات در کاتالیزورها برگشت‌پذیر هستند، در برخی مواقع غیرقابل برگشت هستند که این امر پایداری کاتالیزور را کاهش می‌دهد و منجر به از دست دادن فعالیت کاتالیزوری می‌شود و نهایتا کارایی واکنش را کاهش می‌دهد.

برای حل این مشکل دانشمندان راهکارهای بازسازی ساختار کاتالیزورها را جست و جو کردند و نهایتا توانستند ساختار سطحی و ترکیبی آنها را در مقیاس اتمی دستکاری کنند و در نتیجه به یک فرآیند کاتالیزوری بسیار کارآمد برای تولید هیدروژن دست یافتند.

یک فاز فعال از کاتالیزور مبتنی بر هیدروکسید ایریدیم آمورف،  صد و پنجاه برابر کارایی بهتری  نسبت به ساختار پروسکایت اصلی خود و نزدیک به سه برابر بهتر از کاتالیزور تجاری رایج، اکسید ایریدیوم را دارد.

با تلاش دانشمندان کاتالیزورهایی برای تولید هیدروژن خلق شدند که موجب می شوند هیدروژن با قیمت یک یا دو دلار در هر کیلوگرم تولید شود.

هزینه بسیارکم تولید هیدروژن و به دستیابی به هدف ایالات متحده برای صفر شدن آلاینده ها تا سال 2030 از مزایای استفاده از این کاتالیزورها می باشد.

با دست یابی به این روش میتوان اتم‌ها را جهت بهبود عملکرد دستکاری کرد تا کاتالیزورهایی با ساختار و ترکیب دلخواه طراحی شود.

لازم به ذکر است در این تحقیقات ، محققینی از آزمایشگاه ملی آرگون، دانشگاه تگزاس، دانشگاه پکن، آزمایشگاه ملی شمال غرب اقیانوس آرام، دانشگاه شمال غربی، دانشگاه فناوری چین جنوبی، دانشگاه کمبریج، دانشگاه کالیفرنیا، برکلی، با یکدیگر همکاری کرده اند.