یک ماده جدید توسط دانشمندان موسسه علم و فناوری کره ساخته شده است که می‌تواند به کاهش قیمت هیدروژن سبز کمک کند.

به گزارش خبرنگار علمی برنا به نقل از مکانیکال انجینییرز، سوخت هیدروژن سبز را می‌توان با استفاده از الکترولیز آب، که از انرژی تجدیدپذیر برای تقسیم آب به هیدروژن و اکسیژن استفاده می‌کند، تهیه کرد. هزینه تولید هیدروژن سبز حدود ۵ دلار به ازای هر کیلوگرم است که این میزان، دو تا سه برابر بیشتر از هیدروژن خاکستری که از گاز طبیعی به دست می‌آید.

برای کاهش قیمت هیدروژن سبز، الکترولیز آب باید بهبود یابد تا استفاده از هیدروژن سبز عملی شود. این موضوع می‌تواند به ویژه در کره جنوبی مهم باشد چرا که استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر به دلیل محدودیت‌های جغرافیایی محدود شده است.

تیم تحقیقاتی کیونگ جونگ یون در مرکز تحقیقات مواد انرژی KIST نانوکاتالیست جدیدی را برای الکترولیز آب در دمای بالا توسعه دادند. این ماده می‌تواند چگالی جریان بیش از A/cm ۲، ۱ را برای مدت طولانی در دمای بالای ۶۰۰ درجه سانتی‌گراد حفظ کند.

برای بهبود عملکرد و پایداری سلول‌های الکترولیز آب، این تیم مکانیسم‌های تخریب نانومواد در دما‌های بالا را بررسی کردند و دلایل ناپایداری کاتالیست­‌ها را شناسایی کردند.

فناوری الکترولیز را می‌توان به الکترولیز در دمای پایین و بالا طبقه‌بندی کرد. در حالی که الکترولیز در دمای پایین در دمای کمتر از ۱۰۰ درجه سانتی‌گراد برای مدت طولانی توسعه یافته است و از نظر فناوری بالغ‌تر است، الکترولیز در دمای بالا (دمای بیش از ۶۰۰ درجه سانتی‌گراد) بازده بالاتری را ارائه می‌دهد. تجاری‌سازی نانوکاتالیست‌های دمای بالا به دلیل فقدان پایداری حرارتی و تخریب در دمای بالا و مسائلی مانند مانند خوردگی و تغییر شکل ساختاری با مانع مواجه شده است.

نانوکاتالیست‌ها که برای بهبود عملکرد الکترولیز‌های آب با دمای پایین استفاده می‌شوند، به سرعت در دمای بالا تخریب می‌شوند و همین مساله، استفاده موثر از آنها برای الکترولیز آب در دمای بالا را دشوار می‌سازد. برای غلبه بر این محدودیت، این تیم تکنیک جدیدی را برای سنتز نانوکاتالیست ابداع کرد که از تشکیل ترکیباتی که می‌توانند باعث تخریب شوند، جلوگیری می‌کند.

دانشمندان با تجزیه و تحلیل سیستماتیک پدیده‌های نانومقیاس با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری، مواد خاصی را شناسایی کردند که باعث تغییرات ساختاری شدید در ساختار کاتالیست می‌شوند. از جمله این مواد می‌توان به کربنات استرانسیم و اکسید کبالت اشاره کرد. این تیم تحقیقاتی با موفقیت آن مواد را حذف کردند تا به نانوکاتالیست‌­های بسیار پایدار، هم در خواص شیمیایی و هم از نظر فیزیکی دست یابند.

هنگامی که این تیم نانوکاتالیست را روی یک سلول الکترولیز آب با دمای بالا اعمال کرد، سرعت تولید هیدروژن را بیش از دو برابر کرد و بیش از ۴۰۰ ساعت در دمای ۶۵۰ درجه سانتی‌گراد بدون تخریب کار کرد. این تکنیک همچنین در یک سلول الکترولیز آب با مساحت بزرگ به‌کار گرفته شد که به گفته تیم تحقیقاتی «پتانسیل قوی آن برای افزایش مقیاس و استفاده تجاری» را تأیید می‌کند.

انتهای پیام/