فراوری هیدروژن با قیمت بسیار پایین در مقیاس آزمایشگاهی انجام شد

به گزارش تور بالی اندونزی، پژوهشگران با توسعه نوعی نانوفتوکاتالیست مبتنی بر آئروژل، پیروز شدند در یک راکتور آزمایشگاهی، فراوری هیدروژن را با قیمت پایین انجام دهند.

فراوری هیدروژن با قیمت بسیار پایین در مقیاس آزمایشگاهی انجام شد

به گزارش گروه دانشگاه خبرنگاران؛ آئروژل ها به عنوان سبک ترین مواد جامد دنیا، ترکیبات خارق العاده ای هستند که بیش از ده ها بار رکورد های دنیای گینس را ثبت نموده اند.

پروفسور مارکوس نیدربرگ از آزمایشگاه مواد چند منظوره در ETH زوریخ مدتی است که با این مواد خاص کار می نماید. آزمایشگاه او در حوزه آئروژل های متشکل از نانوذرات نیمه هادی بلوری تخصص دارد. او می گوید: ما تنها گروهی در دنیا هستیم که می توانیم این نوع آئروژل را با این کیفیت بالا فراوری کنیم.

یکی از کاربرد های آئروژل های مبتنی بر نانوذرات به عنوان فوتوکاتالیست است. این دسته از مواد می تواند یک واکنش شیمیایی را با یاری نور خورشید فعال نموده یا تسریع کند، که از آن جمله می توان به فراوری هیدروژن اشاره نمود.

ماده انتخابی برای فوتوکاتالیست ها دی اکسید تیتانیوم (TiO 2) است که یک ماده نیمه هادی بوده، اما این یک نقطه ضعف بزرگ دارد، دی اکسید تیتانیوم می تواند تنها بخش از UV نور خورشید را جذب کند که این اندازه فقط حدود 5 درصد از طیف نور خورشید است. اگر قرار است دی اکسید تیتانیوم فوتوکاتالیست کارآمد و از نظر صنعتی مفید باشد، باید بتواند از طیف وسیع تری از طول موج ها استفاده کند.

به همین علت است که محققان این پروژه در پی راهی تازه برای بهینه سازی یک آئروژل ساخته شده از نانوذرات TiO 2 بوده است. آن ها ایده درخشانی داشتند، اگر آئروژل نانو ذره TiO 2 با نیتروژن دوپ گردد به گونه ای که اتم های اکسیژن موجود در ماده با اتم های نیتروژن جایگزین شوند، آئروژل می تواند بخش های قابل مشاهده بیشتری را جذب کند. بعد از دوپینگ، ساختار متخلخل آئروژل دست نخورده باقی می ماند. نتایج این یافته ها در نشریه Applied Materials & Interfaces منتشر شده است.

محققان ابتدا آئروژل را با استفاده از نانوذرات دی اکسید تیتانیوم و مقادیر کمی از فلز نجیب پالادیوم فراوری کردند که نقش کلیدی در فراوری فتوکاتالیستی هیدروژن دارد. سپس این آئروژل را در یک رآکتور قرار دادند و به آن گاز آمونیاک تزریق کردند. این امر باعث شد تا اتم های نیتروژن مجزا خود را در ساختار بلوری نانوذرات دی اکسید تیتانیوم جاسازی نمایند.

برای آزمایش اینکه آیا یک آئروژل اصلاح شده به این روش، واقعاً کارایی واکنش شیمیایی فراوری هیدروژن از متانول و آب را افزایش می دهد، کوون و همکارانش یک راکتور ویژه ساختند که مستقیم آئروژل را در آن قرار دادند. سپس بخار آب و متانول را در راکتور وارد نموده و سپس آ ن ها را در معرض نور دو چراغ LED قرار دادند. مخلوط گازی به وسیله منافذ آئروژل پخش می گردد و در آنجا به هیدروژن تبدیل می گردد.

آن ها آزمایش را پس از پنج روز متوقف کردند، در حالی که تا آن موقع، واکنش پایدار بود و به طور مداوم در سیستم آزمایش ادامه می یافت. نیدربرگر می گوید: این فرایند احتمالاً برای مدت طولانی تری پایدار می ماند. با توجه به کاربرد های صنعتی، مهم است که این فرآیند طولانی مدت پایدار باشد.

محققان از نتایج این واکنش نیز راضی بودند. افزودن فلز نجیب پالادیوم راندمان تبدیل را به طور قابل توجهی افزایش داد. استفاده از آئروژل ها با پالادیوم تا 70 برابر بیشتر از استفاده از آئروژل هایی که فاقد آن بودند، هیدروژن فراوری کرد.

این آزمایش در درجه اول به عنوان یک مطالعه امکان سنجی بود. به عنوان یک کلاس تازه از فوتوکاتالیست ها، آئروژل ها ساختار سه بعدی استثنایی ارائه می دهند و علاوه بر فراوری هیدروژن، پتانسیل فراوری مواد گازی دیگری نیز دارند. در مقایسه با الکترولیز که امروزه استفاده می گردد، فوتوکاتالیست ها این مزیت را دارند که می توان از آن ها برای فراوری هیدروژن فقط با استفاده از نور، نه جریان برق، استفاده کرد.

منبع: خبرگزاری دانشجو
انتشار: 9 بهمن 1400 بروزرسانی: 9 بهمن 1400 گردآورنده: baliro.ir شناسه مطلب: 2084

به "فراوری هیدروژن با قیمت بسیار پایین در مقیاس آزمایشگاهی انجام شد" امتیاز دهید

امتیاز دهید:

دیدگاه های مرتبط با "فراوری هیدروژن با قیمت بسیار پایین در مقیاس آزمایشگاهی انجام شد"

* نظرتان را در مورد این مقاله با ما درمیان بگذارید