به نقل از «عصر ایران»

روش جدیدی برای تولید ارزان‌تر هیدروژن سبز

تاریخ انتشار: ۱ بهمن ۱۴۰۲ | کد خبر: ۳۹۵۷۰۰۰۰

برای اینکه جهان از سوخت‌های فسیلی دور شود، به روش‌های ارزان‌تری برای تولید هیدروژن سبز نیاز دارد. هیدروژن سبز، نوعی سوخت پاک است که با استفاده از برق تجدیدپذیر برای تجزیه آب به هیدروژن و اکسیژن ساخته می‌شود.

به گزارش ایسنا، پژوهشگران اکنون روشی را گزارش داده‌اند که نیازی به غشای گرانقیمت در قلب دستگاه‌های شکافت آب ندارد و در عوض، هیدروژن و اکسیژن را در محفظه‌های کاملا مجزا تولید می‌کند.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

به نقل از ساینس، این پژوهش به عنوان یک اثبات مفهوم آزمایشگاهی، فاصله زیادی را با کارآیی در مقیاس صنعتی دارد اما در صورت موفقیت می‌تواند به صنایع سنگین مانند فولادسازی و تولید کود کمک کند تا وابستگی خود را به نفت، ذغال‌سنگ و گاز طبیعی کاهش دهند.

«شانون بوچر»(Shannon Boettcher) شیمیدان «دانشگاه اورگن»(U of O) که در این پژوهش شرکت نداشت، گفت: این یک مفهوم نوآورانه است. به نظر می‌رسد طراحی جدید به طور موثر با مقادیر متغیر الکتریسیته کار می‌کند. این مزیت می‌تواند جفت شدن با برق متناوب را که توسط مزارع بادی و خورشیدی تامین‌ شده است، آسان‌تر کند.

دستگاه‌های شکافت آب که به عنوان «الکترولایزر» شناخته می‌شوند، اولین بار بیش از ۲۳۰ سال پیش به نمایش درآمدند. رایج‌ترین نسخه امروزی آنها که به عنوان «الکترولایزر قلیایی» شناخته می‌شود، کمی شبیه به باتری کار می‌کند.

دو الکترود در یک محفظه حاوی آب و یک الکترولیت مایع می‌افتند که یون‌ها را به حرکت کردن ترغیب می‌کند. اعمال جریان الکتریکی به کاتد با بار منفی، آب را به مولکول‌های هیدروژن و یون‌های هیدروکسید با بار منفی تقسیم می‌کند.

یون‌های هیدروکسید در مایع به سوی آند دارای بار مثبت می‌روند و در آنجا واکنش می‌دهند. سپس، اکسیژن و مقدار کمتری آب را تشکیل می‌دهند. این دستگاه، بر یک غشاء بین دو الکترود متکی است. این کار اجازه می‌دهد تا یون‌های هیدروکسید از کاتد به آند بروند اما از ترکیب هیدروژن و اکسیژن که می‌توانند به صورت انفجاری با هم ترکیب شوند، جلوگیری می‌کند.

«آونر روثچایلد»(Avner Rothschild) دانشمند علوم مواد و از پژوهشگران این پروژه گفت: بخش عمده‌ای از هزینه هیدروژن سبز، ناشی از برق تجدیدپذیر است که این فرآیند را هدایت می‌کند.

بیشتر هزینه باقی‌مانده، به خاطر الکترولایزر است و غشاء یکی از گران‌ترین اجزای آن به شمار می‌رود زیرا معمولا لایه‌های ویژه زیادی را برای نگهداری و محافظت از فیلترهای مولکولی در بر دارد.

روثچایلد و همکارانش معتقد بودند که با کمک الکترولایزر و تولید هیدروژن و اکسیژن در فضا یا زمان می‌توانند غشاء را از بین ببرند. در سال ۲۰۱۹، آنها مجموعه‌ای را ارائه دادند که در آن یک الکترود مبتنی بر نیکل را مانند باتری در مرحله تولید هیدروژن شارژ کردند. هنگامی که آنها الکترود را به محفظه دوم منتقل کردند، هنگام تخلیه بار الکتریکی، اکسیژن تولید کرد. اگرچه این کارآمد بود اما مشکلاتی را نیز به همراه داشت.

به عنوان مثال، جابه‌جایی الکترود بین مراحل بدین معناست که دستگاه نمی‌تواند به طور مداوم کار کند و افزایش مقیاس آن احتمالا هزینه زیادی خواهد داشت. همچنین، الکترولیت مورد استفاده در مرحله تولید اکسیژن باید داغ باشد تا واکنش را تسریع کند. این کار به استفاده کردن از مواد گران‌قیمت و عایق برای جلوگیری از اتلاف حرارت نیاز دارد.  

پژوهشگران برای برطرف کردن این مشکلات، الکترولایزر خود را دوباره طراحی کردند تا تولید هیدروژن آند را شارژ نکند، بلکه مولکول‌های الکترولیت مایع را تغییر دهد. در این حالت، هنگام تولید هیدروژن در آند، یون‌های برومید موجود در الکترولیت به برومات تبدیل می‌شوند.

الکترولیت حاوی برومات، به درون محفظه دوم پمپاژ می‌شود. این محفظه دارای کاتالیزوری است که باعث می‌شود برومات در واکنش تحت دمای اتاق دوباره به برومید و اکسیژن تجزیه شود.

این دستگاه، هیدروژن را به طور مداوم با سرعت بالا تولید کرد. اگرچه راندمان کار آن به اندازه یک الکترولایزر قلیایی معمولی نبود اما روچیلد گفت: ما می‌توانیم هیدروژن و اکسیژن را بدون غشاء جدا نگه داریم و این کار، هزینه تولید هیدروژن را در مقیاس بزرگ کاهش می‌دهد.

«مارک سیمز»(Mark Symes) شیمیدان «دانشگاه گلاسگو»(University of Glasgow) گفت: روش جدید هنوز با چند چالش روبه‌رو است.

به عنوان مثال، برای جلوگیری از واکنش برومات در آند پیش از پمپاژ آن به محفظه دوم، گروه مجبور شدند آند را با ماده‌ای بپوشانند که اجازه خروج هیدروژن را می‌دهد اما مانع از رسیدن برومات به آند می‌شود.

این پوشش نیازمند افزودن یک ماده سرطان‌زای قوی موسوم به «کروم شش‌ظرفیتی» به محلول بود که نگرانی‌هایی را در مورد نشت‌های سمی ایجاد می‌کرد. سیمز ادامه داد: الکترودهای دستگاه از پلاتین یا روتنیوم استفاده می‌کنند که فلزات گران‌قیمت و کمیابی هستند.

روثچایلد گفت که گروهش در حال کار کردن روی یک دستگاه نسل بعدی برای رسیدگی کردن به این مشکلات هستند. وی افزود: هر موفقیتی در از بین بردن غشاهای الکترولایزر می‌تواند برای تلاش‌های پیرامون کربن‌زدایی در بخش‌هایی از صنعت که بیشتر وابسته به سوخت‌های فسیلی هستند، سودمند باشد.

این پژوهش در مجله «Nature Materials» به چاپ رسید.

کانال عصر ایران در تلگرام

منبع: عصر ایران

کلیدواژه: تولید هیدروژن سبز هیدروژن و اکسیژن تولید هیدروژن هیدروژن سبز

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.asriran.com دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «عصر ایران» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۹۵۷۰۰۰۰ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

خوب و بد قلیان‌ اکسیژن

اخیرا بحث عرضه نوعی خاصی از قلیان با عنوان «قلیان اکسیژن» در برخی کافی شاپ‌ها و قهوه‌خانه‌ها خبرساز شده؛ موضوعی که گویا در راستای اجرای طرح مطالعاتی وزارت بهداشت در ۱۰ استان کشور است؛ چراکه متخصصان و مسئولان سلامت همواره نسبت به شکستن قبح استعمال قلیان در میان خانواده‌ها و استعمال آن به صورت گروهی و سرگرمی و در نهایت هم افزایش چندین برابری مصرف آن در زنان و مردان و بروز عوارض قلبی و تنفسی ناشی از آن در سنین پایین‌تر، هشدار داده‌اند. 

قلیان  اکسیژن یا گازN۲O چیست؟

کیانوش جهانپور، سخنگوی پیشین وزارت بهداشت در مصاحبه با خبرنگار تحریریه جوان قدس در مورد ماهیت و آنچه قلیان اکسیژن خوانده می‌شود، گفت: سهم اکسیژن از ترکیب گازهای به کار گرفته شده قلیان اکسیژن حدود ۸۰ درصد است و نیتروژن می‌تواند به میزان ۵ درصد به ترکیب گازها اضافه شود. موضوع و نام قلیان اکسیژن غلط‌انداز و شبهه‌ناک است، نام اصلی آن N۲Oهست. عنوان قلیان اکسیژن باعث می‌شود افراد فکر کنند اکسیژن بیشتری دریافت می‌کنند، باید بگویم اینطور نیست. مدت هاست در کشورهای مختلف روی کاربردهای غذایی و دارویی این گاز مطالعه می‌شود.

جهانپور افزود: در کشورما هم بیش از ۱۵ سال است که روی گاز (N۲O) یا همان «قلیان اکسیژن» مطالعه می‌شود. این گاز مجوزهای اولیه را برای استفاده‌های پزشکی دریافت کرده بود ولی در کافی‌شاپ‌ها به صورت مجاز عرضه نمی‌شد. طبق شنیده‌ها در سال‌های اخیر وزارت بهداشت در قالب یک طرح آزمایشی، این محصول را جهت بررسی کاهش مصرف سایر محصولات دخانی عرضه کرده است اما تاکنون نتیجه قطعی آن مشخص نیست.

استفاده از گاز اکسیژن باعث عوارض عصبی می‌شود

وی در مورد ضررهای استفاده این گاز گفت: ممکن است این محصول موجب کاهش میل افراد به سایر محصولات دخانی شود، اما قطعا آسیب‌هایی هم دارد. یکی از بارزترین عوارض استنشاق این گاز تا امروز دفع و کاهش ویتامین‌ها ازجمله B۱۲، کم خونی، عوارض عصبی، لرزش دست، حالت خنده یا خلسه و کاهش فشار خون بوده است.

جهانپور با تاکید بر اینکه این قلیان به طور کلی عارضه مرگ را به دنبال ندارد، بیان کرد: عدم ترویج و تبلیغات این محصول از سمت وزارت بهداشت، عدم ارائه به سنین پایین و ارائه هشدارهایی چون عدم رانندگی بعد از استنشاق باید قبل از توزیع عمومی «قلیان اکسیژن» صورت بگیرد. افرادی که این محصول را استفاده می‌کننئ باید در نظر داشته باشند که تا چند ساعت پس از استنشاق این گاز از انجام فعالیت‌هایی چون رانندگی، استفاده از دوچرخه، اسکوتر، موتورسکلیت و یا کار با وسایلی که نیازمند دقت بالا و هوشیاری و خطر ساز است، خود داری کنند؛ زیرا ممکن است ضریب دقت و هوشیاری این افراد تا چند ساعت کاهش یابد.

وی افزود: استفاده از واژه «قلیان اکسیژن مجوزدار» ترویج تلقی شود. حتی اگر این محصول عوارض و پیامدهایش کمتر از سایر دخانیات و یا داروهای روانگردان باشد؛ قاعدتا سیاست ترویج، سیاست درستی نیست، یعنی نباید تبلیغ شود، زیرا مصرف تفننی آن هم آسیب‌هایی دارد و در کشور ما تبلیغات کالای آسیب‌رسان به سلامت ممنوع است.

سخنگوی پیشین وزارت بهداشت در پایان گفت: باید در ترویج یا تبلیغ «قلیان اکسیژن» احتیاط کرد ولی در عین حال ممنوعیت مطلق و عدم عرضه هم ممکن است این محصول را به زیر زمینی شدن ببرد که مشکلات، عواقب و پیامدهای بدی داشته باشد.

خدابخش حکیمی- خبرنگار تحریریه جوان قدس