تولید ارزان هیدروژن از آب با ضایعات فلزی

پژوهشگران به منظور کاهش تکیه بر سوخت های فسیلی و فلزات گرانقیمتی مانند پلاتین، روش نوینی را برای تولید هیدروژن از آب با استفاده از ضایعات فلزی ابداع کردند.

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنلاین جو به نقل از اینترستینگ اینجینیرینگ ، دانشمندان دانشگاه ناتینگهام در انگلیس می گویند ضایعات فلزی، کاتالیزور کارآمد و مقرون به صرفه ای در تولید هیدروژن است.

این جهش در فناوری، فرصت های جدیدی را برای عملکرد پایدار وسایل نقلیه برقی در استفاده از سوخت پاک فراهم می کند. از سوخت هیدروژنی برای تولید گرما نیز می توان استفاده کرد. به گفته محققان، بخار آب تنها محصول جانبی احتراق هیدروژن است.

از آنجایی که تولید هیدروژن به طور معمول به سوخت فسیلی متکی است، این فناوری جدید «امیدوارکننده ترین مسیر های سبز را برای تولید هیدروژن» از طریق الکترولیز آب ارایه می دهد.

الکتروکاتالیستی که آب را تقسیم می کند

دانشمندان دریافتند بافت سطح براده های فلزی که محصول جانبی صنعت ماشینکاری فلزات است، پله ها و شیار های ریزی در سطح نانو دارد. این بافت ها می توانند اتم های پلاتین یا کبالت را در خود نگه دارند؛ خاصیتی که منجر به ساخت یک الکتروکاتالیست کارآمد می شود که می تواند آب را به هیدروژن و اکسیژن تقسیم کند.

معمولا برای فرآیند الکترولیز آب و تولید هیدروژن، از پلاتین استفاده می شود که فلز کمیاب و گران قیمتی است. از آنجایی که چنین فلز گرانبهایی عرضه جهانی محدودی دارد، رویکرد رایج تولید هیدروژن، ناپایدار شده و نیاز فوری به جایگزین برای آن وجود دارد.

اکنون، ضایعات فلزی به یک ماده الکتروکاتالیست مقرون به صرفه و فراوان تبدیل شده اند که تولید هیدروژن را امکان پذیرتر و مقیاس پذیرتر می کنند.

مجریان یان طرح استفاده از یک میکروسکوپ الکترونی روبشی، سطوح به ظاهر صاف فولاد ضد زنگ، تیتانیوم یا آلیاژ نیکل را بررسی کرده و دریافتند این سطوح دارای شیار ها و برجستگی هایی هستند که عرض آنها تن ها ده ها نانومتر است و می تواند فرصت بی نظیری برای ساخت الکتروکاتالیست ها باشد.

باران اتم های پلاتین روی سطح

آنها از مگنترون برای رسوب اتم های پلاتین بر روی سطح ضایعات فلزی استفاده کردند. این فرآیند یک «باران» از اتم های پلاتین را روی سطح ایجاد می کند که سپس به صورت نانوذرات جمع می شوند و کاملا در شیار های کوچک سطح قرار می گیرند.

این پژوهشگران موفق شدند تنها با استفاده از یک دهم میزان پلاتین بارگذاری شده در مقایسه با کاتالیزور های تجاری پیشرفته، آب را الکترولیز کرده و هیدروژن تولید کنند. آنها فقط 28 میکروگرم از این فلز گرانبها را در یک سانتی متر مربع از براده پخش و با موفقیت یک الکترولیز در مقیاس آزمایشگاهی ابداع کردند.

این الکترولیز کننده با بازدهی صد در صدی کار می کند و در هر دقیقه فقط از یک تکه براده، 0.5 لیتر گاز هیدروژن تولید می کند.
نتایج این تحقیقات در نشریه Material Chemistry A of the Royal Society of Chemistry منتشر شده است.