با توجه به اهمیت روزافزون هیدروژن سبز به عنوان یک منبع انرژی پاک، نیاز به روش‌های نوآورانه برای تولید هیدروژن بدون آلایندگی افزایش یافته است. هیدروژن به دلیل قابلیت سوزش بدون تولید آلاینده‌های مضر و پتانسیل استفاده در صنایع مختلف، یکی از گزینه‌های مناسب برای انتقال به انرژی پایدار است.
با این حال، روش‌های سنتی تولید هیدروژن مانند اصلاح بخار متان (SMR)، به انتشار زیاد گازهای گلخانه‌ای منجر می‌شوند. از همین رو پژوهشگران بر آن شده‌اند تا راه‌حل‌هایی پیدا کنند که تولید هیدروژن را کاهش دهد یا به حذف آلاینده‌ها بینجامد.
معرفی فناوری جدید تولید هیدروژن
به گزارش تجارت نیوز، پژوهشگران دانشگاه رایس موفق به ابداع کاتالیزوری شده‌اند که برای تولید هیدروژن از نور به‌جای حرارت استفاده می‌کند. این کاتالیزور از طراحی آنتن-راکتوری بهره می‌برد و از نانوذرات مس و رودیم ساخته شده است. نانوذرات مس شبیه آنتن عمل و انرژی نور را جذب می‌کند، در حالی که رودیم به عنوان محل واکنش، مولکول‌های متان و آب را به سطح مس متصل می‌کند.
در این فرایند، نوسانات الکترونی در نانوذرات (که به پلاسمون معروف‌اند) با جذب نور، حامل‌های داغ تولید می‌کنند. این حامل‌ها، واکنش شیمیایی تجزیه متان و آب را فعال می‌کنند و باعث تولید هیدروژن و مونوکسید کربن بدون نیاز به حرارت می‌شوند.
مزایای فناوری جدید
این فناوری دارای مزایای متعدد و مهمی است. اولاً، به دلیل استفاده از نور به‌جای حرارت، هزینه انرژی به طرز چشمگیری کاهش می‌یابد. دوم، این فرایند موجب افزایش طول عمر کاتالیزور می‌شود؛ زیرا کک‌سازی یا رسوب کربن که در کاتالیزورهای معمولی اتفاق می‌افتد، در این روش کاهش یافته و کاتالیزور به طور موثری بازسازی می‌شود. سوم، این روش به دلیل استفاده از حامل‌های داغ و تجزیه موثر مولکول‌های متان و آب، به کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای کمک می‌کند و یک روش سازگار با محیط زیست به شمار می‌رود.
جزئیات بیشتر در مورد ساختار آنتن-راکتور
این ساختار آنتن-راکتور از مس به عنوان آنتن و از رودیم به عنوان محل واکنش استفاده می‌کند. مس به دلیل ویژگی‌های پلاسمونیک خود، نور را به شکل موثری جذب و نوسانات الکترونی ایجاد می‌کند. اما از آنجا که مس به‌تنهایی توانایی اتصال مولکول‌های متان و آب را ندارد، پژوهشگران از رودیم به عنوان مکمل استفاده کرده‌اند. این ترکیب نوآورانه موجب شده واکنش در حضور نور و بدون حرارت انجام شود.
این رویکرد همچنین به کاتالیزور اجازه می‌دهد پس از هر واکنش، با استفاده از حامل‌های داغ اکسیژن و رسوبات کربن را از سطح خود حذف کند و برای واکنش‌های بعدی آماده باشد.
اهمیت و کاربردها
این فناوری می‌تواند کاربردهای گسترده‌ای در صنایع مختلف داشته باشد؛ از جمله تولید هیدروژن برای سوخت‌های پاک، مواد شیمیایی، و استفاده در سلول‌های سوختی. همچنین این روش برای صنایعی که به کاتالیزورهایی با پایداری بالا و کارایی مداوم نیاز دارند، مناسب است و از وابستگی به سوخت‌های فسیلی می‌کاهد.
توسعه این کاتالیزور جدید می‌تواند مسیر جدیدی برای تولید هیدروژن سبز ایجاد کند که به کاهش آلایندگی‌های کربنی و کمک به انتقال به انرژی‌های پایدار منجر می‌شود. این پیشرفت علمی نشان می‌دهد استفاده از تکنولوژی‌های نوین نانومقیاس، تحولات مهمی در صنایع شیمیایی و انرژی رقم می‌زند و به اهداف جهانی برای کاهش گازهای گلخانه‌ای و حفظ محیط زیست نزدیک‌تر خواهیم شد. این روش نوآورانه، که از نور به‌جای حرارت استفاده می‌کند، گامی مهم در راستای تحقق انرژی پایدار و کاهش تبعات محیط‌زیستی به شمار می‌رود.
