انقلاب در تولید هیدروژن پاک؛ کاهش ۹۰۰ درجهای دما با یک کاتالیست جدید
محققان University of Birmingham از توسعه روشی نوین برای تولید هیدروژن بدون کربن خبر دادهاند که میتواند دمای موردنیاز این فرایند را بهطور چشمگیری کاهش دهد؛ پیشرفتی که میتواند مسیر تولید پاک و اقتصادی این سوخت را هموارتر کند.
به گزارش ساینس دیلی، بر اساس این پژوهش که در نشریه International Journal of Hydrogen Energy منتشر شده تیم تحقیقاتی موفق شده است با استفاده از یک کاتالیست پروسکایتی فرایند شکافت حرارتی آب (ترموشیمیایی) را در دمایی بین ۱۵۰ تا ۵۰۰ درجه سانتیگراد انجام دهد. این در حالی است که روشهای رایج برای بازسازی کاتالیست به دماهایی بین ۱۳۰۰ تا ۱۵۰۰ درجه سانتیگراد نیاز دارند. به بیان دیگر این فناوری جدید کاهش دمایی در حدود ۵۰۰ درجه سانتیگراد (معادل ۹۰۰ درجه فارنهایت) را ممکن کرده است.
این پروژه به سرپرستی Yulong Ding از دانشکده مهندسی شیمی دانشگاه بیرمنگام انجام شده و در آن نوع خاصی از کاتالیست پروسکایتی با نام BNCF۱۰۰ معرفی شده است. این ماده از عناصر باریم، نیوبیوم، کلسیم و آهن تشکیل شده؛ عناصری که بهوفور در دسترس، غیرسمی و بدون نیاز به فرایندهای پیچیده سنتز هستند.
نتایج آزمایشها نشان میدهد این کاتالیست در طول دستکم ۱۰ چرخه تولید هیدروژن، پایدار و کارآمد باقی میماند. همچنین بررسیهای پراش پرتو ایکس حاکی از آن است که ساختار این ماده در جریان شکافت آب تغییر بسیار اندکی میکند؛ موضوعی که برای دوام و کاربرد صنعتی آن اهمیت بالایی دارد.
یکی از مهمترین مزایای این فناوری امکان استفاده از گرمای اتلافی صنایع است. به گفته محققان دمای پایینتر این فرایند میتواند اجازه دهد تولید هیدروژن در نزدیکی منابع انرژی تجدیدپذیر یا در صنایع پایه مانند فولاد، سیمان، شیشه و مواد شیمیایی انجام شود؛ صنایعی که مقادیر قابلتوجهی گرمای هدررفته دارند و میتوان از آن بهعنوان ورودی حرارتی این فرایند استفاده کرد.
این رویکرد همچنین میتواند نیاز به زیرساختهای پیچیده برای ذخیرهسازی و انتقال هیدروژن در مسافتهای طولانی را کاهش دهد، چراکه امکان تولید در محل مصرف فراهم میشود.
در حال حاضر اگرچه هیدروژن بهعنوان سوختی پاک شناخته میشود و در زمان مصرف هیچگونه انتشار کربنی ندارد، اما حدود ۹۵ درصد تولید جهانی آن همچنان به سوختهای فسیلی وابسته است. فرایند ریفورمینگ بخار متان تقریبا نیمی از عرضه جهانی را تأمین میکند، اما با انتشار دیاکسید کربن همراه است. در مقابل الکترولیز آب روش پاکتری محسوب میشود، اما به دلیل هزینههای بالا تنها حدود ۴ درصد از تولید را به خود اختصاص داده است.
روشهای نوظهور دیگر مانند استفاده از نور برای شکافت آب نیز هنوز در مراحل اولیه توسعه قرار دارند و با چالشهایی در زمینه بهرهوری، مقیاسپذیری و هزینه روبهرو هستند.
تحلیلهای اقتصادی اولیه نشان میدهد که فناوری جدید مبتنی بر کاتالیست پروسکایتی میتواند از نظر هزینه رقابتیتر از تولید هیدروژن آبی از متان یا هیدروژن سبز از طریق الکترولیز باشد؛ بهویژه در مناطقی مثل استرالیا که هزینه انرژیهای تجدیدپذیر پایین است.
این پروژه حاصل همکاری مشترک میان دانشگاه بیرمنگام و دانشگاه علم و فناوری پکن بوده و دفتر تجاریسازی این دانشگاه نیز ثبت پتنت مربوط به استفاده از کاتالیستهای BNCF در شکافت آب با دمای پایین را آغاز کرده است. در حال حاضر محققان به دنبال جذب شرکای صنعتی برای توسعه و بهکارگیری این فناوری در بریتانیا و اروپا هستند.
به گفته دینگ این پژوهش نهتنها امکان تولید هیدروژن در دماهای پایینتر را فراهم کرده، بلکه در ارزیابیهای اولیه اقتصادی نیز نشان داده است که میتواند جایگزینی مقرونبهصرفه برای روشهای فعلی تولید هیدروژن باشد؛ موضوعی که در صورت تجاریسازی میتواند نقش مهمی در گذار به انرژیهای پاک ایفا کند.
انتهای پیام/
