تولید هیدروژن پاک از آب دریا با نور خورشید و فلز مایع

پژوهشگران دانشگاه سیدنی موفق به توسعه روشی نوآورانه شده‌اند که با استفاده از نور خورشید و فلز مایع گالیوم، هیدروژن پاک را به‌طور مستقیم از آب (حتی آب دریا) تولید می‌کند؛ روشی که می‌تواند بسیاری از موانع قدیمی تولید هیدروژن سبز را برطرف کند.

به گزارش interestingengineering، فرآیند جدید بدون نیاز به آب تصفیه‌شده برق خارجی یا زیرساخت‌های پیچیده عمل می‌کند و از انرژی نور خورشید یا نور مصنوعی برای شکستن مولکول‌های آب و آزادسازی هیدروژن بهره می‌گیرد. این ویژگی آن را به گزینه‌ای کم‌هزینه و مقیاس‌پذیر برای تولید سوخت پاک تبدیل می‌کند.

در قلب این فناوری گالیوم مایع قرار دارد؛ فلزی با نقطه ذوب پایین که کمی بالاتر از دمای اتاق به حالت مایع درمی‌آید. زمانی که ذرات گالیوم در آب معلق شده و در معرض نور قرار می‌گیرند واکنشی سطحی رخ می‌دهد که طی آن گالیوم با آب واکنش داده و هیدروژن آزاد می‌شود. محصول جانبی این واکنش گالیوم اکسی‌هیدروکسید است.

لوئیس کامپوس، نویسنده اصلی این مطالعه و دانشجوی دکتری دانشگاه سیدنی می‌گوید: ما اکنون راهی برای استخراج هیدروژن پایدار از آب دریا یافته‌ایم؛ منبعی در دسترس که تنها با اتکا به نور، امکان تولید هیدروژن سبز را فراهم می‌کند.

بر اساس اعلام تیم تحقیقاتی این روش به حداکثر بازدهی ۱۲.۹ درصد دست یافته و پژوهشگران در حال کار برای افزایش بهره‌وری آن به‌منظور استفاده تجاری هستند. کوروش کلانتری‌زاده، پژوهشگر ارشد و عضو دانشکده مهندسی شیمی و زیست‌مولکولی دانشگاه سیدنی با اشاره به پتانسیل بالای فلزات مایع گفت: این پژوهش نشان می‌دهد فلزات مایع ظرفیت شیمیایی استفاده‌نشده‌ای دارند و برای نخستین نمونه آزمایشی، بازده این فناوری بسیار رقابتی است.

برخلاف روش‌های متداول شکافت آب مانند الکترولیز که به آب بسیار خالص و کاتالیست‌های گران‌قیمت نیاز دارند فرآیند مبتنی بر گالیوم می‌تواند با آب شیرین یا آب دریا کار کند و هزینه و پیچیدگی را به‌طور چشمگیری کاهش دهد. این موضوع به‌ویژه برای مناطق ساحلی یا کم‌آب اهمیت بالایی دارد.

از دیگر مزایای این فناوری ماهیت چرخه‌ای آن است. پس از آزادسازی هیدروژن، گالیوم اکسی‌هیدروکسید تولیدشده می‌تواند دوباره به گالیوم احیا شده و در چرخه تولید هیدروژن مورد استفاده قرار گیرد. کلانتری‌زاده در این‌باره می‌گوید: پس از استخراج هیدروژن می‌توان گالیوم اکسی‌هیدروکسید را مجدداً به گالیوم تبدیل و دوباره استفاده کرد؛ به همین دلیل این فرآیند را چرخه‌ای می‌نامیم.

پژوهشگران تأکید می‌کنند که با وجود ویژگی‌های منحصر‌به‌فرد گالیوم این فلز تاکنون به‌ندرت برای تولید هیدروژن بررسی شده است. در دمای اتاق جامد به نظر می‌رسد، اما نزدیک به دمای بدن ذوب می‌شود و در تماس با آب و نور، سطح غیرواکنش‌پذیر آن فعال شده و هیدروژن آزاد می‌کند.

دکتر فرانسوا آلیو، هم‌رهبر پروژه با اشاره به پیامد‌های گسترده این دستاورد گفت: هیدروژن می‌تواند نقش کلیدی در آینده انرژی پاک ایفا کند و این فناوری، جایگاه استرالیا را در اقتصاد جهانی هیدروژن تقویت خواهد کرد.

این تیم تحقیقاتی اکنون بر افزایش بازده و ساخت یک راکتور در مقیاس متوسط برای آزمون عملکرد واقعی این فناوری تمرکز دارد. در صورت موفقیت این روش می‌تواند مسیر عملی و مقیاس‌پذیری برای تولید هیدروژن سبز با استفاده از آب فراوان و نور خورشید فراهم کند.

نتایج این پژوهش در نشریه معتبر Nature Communications منتشر شده است.

انتهای پیام/