به نقل از «ایسنا»

روش ارزان ساخت الکتروکاتالیست تولید هیدورژن با طول عمر بالا

تاریخ انتشار: ۲۱ فروردین ۱۴۰۳ | کد خبر: ۴۰۰۹۴۴۸۳

محققان دانشگاه صنعتی امیرکبیر راهکاری جدید برای ساخت چارچوب‌های فلزی – آلی به‌عنوان الکتروکاتالیست تولید هیدروژن ارائه کردند.

به گزارش ایسنا، حامد شوشتری از محققان این طرح که آن را با راهنمایی دکتر میلاد رضائی، دانشیار دانشکده مهندسی مواد و متالورژی دانشگاه صنعتی امیرکبیر در دانشگاه امیرکبیر اجرایی کرده، با بیان اینکه این مطالعات با عنوان «سنتز نانوساختار نیکل- آنتیموان اصلاح شده با چارچوب فلزی - آلی به‌عنوان الکتروکاتالیست تولید هیدروژن» اجرایی شده است، گفت: افزایش تقاضا برای انرژی، کاهش سوخت‌های فسیلی و آلودگی محیط زیست به دلیل استفاده گسترده از سوخت‌های فسیلی باعث شده است که توجه بیشتری به استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر معطوف شود.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

بحث درباره انرژی‌های تجدیدپذیر سال‌هاست که در جهان و ایران رونق گرفته، اما سهم ایران برای استفاده از این انرژی‌های تجدیدپذیر و بی‌پایان بسیار ناچیز است. این درحالی است که ظرفیت حقیقی ایران برای تولید انرژی تجدیدپذیر به واسطه بافت و موقعیت جغرافیایی آن بسیار بالا است.

وی ادامه داد: اخیراً در میان تمام انرژی‌های تجدیدپذیر، انرژی هیدروژن به دلیل داشتن مزایایی مانند ظرفیت انرژی ویژه بالا، قابلیت ذخیره‌سازی، فراوانی و سازگاری با محیط زیست در کانون توجه قرار گرفته است؛ چرا که سوخت هیدروژن فرصتی را فراهم می‌کند که بتوان با استفاده از انواع مختلف مواد اولیه، انرژی با قابلیت بهره‌وری بالا برای جبران کمبود انرژی تولید کرد.

شوشتری، تجزیه الکتروشیمیایی آب را مؤثرترین روش‌ تولید هیدروژن دانست و یادآور شد: فرآیند تجزیه الکتروشیمیایی آب ایده‌آل‌ترین و پاک‌ترین روش‌ به‌لحاظ زیست محیطی برای تولید هیدروژن تلقی می‌شود. این روش که یک فرآیند تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی شیمیایی است، از طریق الکتروکاتالیست‌ها صورت می‌گیرد.

این محقق با تاکید بر اینکه بدون الکتروکاتالیست‌ها، واکنش مؤثری در فرآیند تجزیه الکتروشیمیایی آب اتفاق نمی‌افتد، اظهار کرد: معمولاً از مواد بر پایه پلاتین، ایریدوم یا روتنیوم به ‌عنوان الکتروکاتالیست در تولید هیدروژن استفاده می‌شود، اما قیمت بالا و منابع محدود مانع استفاده گسترده از این مواد شده است. از این رو، ضروری است که مواد جدیدی به‌عنوان الکتروکاتالیست ساخته و معرفی شود.

وی خاطر نشان کرد: هدف اصلی در این تحقیق، دستیابی به دانش فنی تولید الکتروکاتالیست‌هایی با کارآیی و عمر بالا با استفاده از روش سنتز ساده و مقرون به صرفه، مواد ارزان قیمت و با منابع دسترسی فراوان بوده است.

شوشتری با بیان اینکه در این طرح پژوهشی، از چارچوب‌های فلزی-آلی (MOFs) برای ایجاد یک ساختار ناهمگون با فصل‌مشترک‌های فازی جفت شده با نانوساختار نیکل–آنتیموان استفاده شد، یادآور شد: چارچوب‌های فلزی-آلی به‌عنوان یک کلاس در حال ظهور از مواد کریستالی با ساختارهای سه‌بعدی و سلسله ‌مراتبی هستند که به دلیل داشتن بسیاری از ویژگی‌های برجسته مانند ساختار متخلخل، مساحت سطح فعال الکتروشیمیایی بسیار بالا و سهولت ترکیب با دیگر مواد به‌صورت مستقیم یا پیش ماده برای ساخت الکتروکاتالیست‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.

وی انتخاب یک چارچوب‌ فلزی - آلی مناسب برای یک کاربرد خاص را یک چالش اساسی در این تحقیق عنوان کرد و گفت: ما در این تحقیق، از چارچوب‌های بر پایه دو فلز نیکل و کبالت استفاده کردیم و توانستیم یک الکتروکاتالیست دوکاره (هم به‌عنوان آند و هم به‌عنوان کاتد) تحت عنوان NiCo-MOF@NiSb با فعالیت الکتروشیمیایی بالا و پایداری طولانی مدت در محیط قلیایی سنتز کنیم.

به گفته این دانش‌آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر در بیشتر مطالعات، برای ساخت چارچوب‌های فلزی – آلی از روش پیرولیز در دمای بالا یا هیدروترمال که نیاز به دما، فشار و زمان زیادی دارند، استفاده شده است. همچنین، در بسیاری از روش‌های تولید کاتالیست، مواد به‌دست آمده به‌صورت پودری شکل هستند که برای قرار دادن آنها روی سطح الکترود نیاز به فرآیندهای اضافه‌تری است که در اغلب آنها از چسب‌های پلیمری و افزودنی‌های رسانا استفاده می‌شود.

شوشتری اضافه کرد: این امر موجب کاهش مساحت فعال سطحی و متعاقب آن کاهش فعالیت و پایداری الکتروکاتالیستی می‌شود. برای این منظور، استفاده از روش رسوب‌دهی الکتروشیمیایی به‌عنوان یک روش مستقیم و تک مرحله‌ای می‌تواند کارآمد باشد.

به گفته وی، این محققان با استفاده از روش رسوب‌دهی الکتروشیمیایی، چهار هدف عمده را دنبال کردند که شامل این موارد می‌شود:
* قرار دادن پوشش بر سطح زیرلایه بدون استفاده از چسب‌های پلیمری (عدم استفاده از چسب باعث شد که فعالیت الکتروکاتالیستی ذاتی الکترود دستخوش تغییر ‌نشود.)
* کنترل‌پذیری فوق‌العاده خوب در ترکیب شیمیایی (مراکز دو فلزی در چارچوب با بیشترین توزیع و یکنواختی ایجاد شد).
* صرفه‌جویی در زمان و دمای سنتز (زمان سنتز از 24 ساعت به 15 دقیقه و دمای سنتز از دماهای بالای 120 درجه سلسیوس به دمای محیط کاهش پیدا کرد).
* کاهش هزینه‌های ساخت (چون از تجهیزات و امکانات اضافی استفاده نشد، هزینه‌های سنتز بسیار تقلیل یافت).

شوشتری تاکید کرد: تاکنون چارچوب فلزی-آلی بر پایه نیکل و کبالت که به‌صورت لایه نازک و با پایداری عالی توسط روش رسوب‌دهی الکتروشیمیایی در مدت زمان و دمای سنتز کم تولید شود و در عین حال، بتواند خواص الکتروکاتالیستی خوبی برای تولید همزمان هیدروژن و اکسیژن فراهم کند، گزارش نشده است.

این دانش‌آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر با اشاره به کاربردهای یافته این مطالعات، اظهار کرد: نتایج این طرح پژوهشی می‌تواند برای محققان و صنعتگران فعال در زمینه تولید کاتالیست‌ بسیار مفید و کاربردی باشد. با توجه به عملکرد و راندمان تبدیل انرژی بالایی که این نوع الکتروکاتالیست‌ها فراهم می‌کنند، می‌توان از آنها علاوه بر تولید هیدروژن، در جذب و احیای دی‌اکسیدکربن حاصل از گازهای خروجی نیروگاه‌ها و کارخانه‌ها، در سیستم‌های تصفیه آب و پساب و همچنین سم‌زدایی از فاضلاب‌های شهری و آزمایشگاهی استفاده کرد.

به گفته این محقق در این طرح پژوهشی، از نانوساختار نیکل-آنتیموان برای اولین بار به‌عنوان الکتروکاتالیست تولید هیدروژن استفاده شد، چارچوب فلزی- آلی بر پایه دو عنصر نیکل و کبالت به‌صورت لایه نازک با کمترین زمان و معقول‌ترین هزینه توسط روش رسوب‌دهی الکتروشیمیایی سنتز شد و همچنین، به‌منظور درک رفتار الکتروشیمیایی و ترمودینامیکی این الکتروکاتالیست‌ها، مدل‌سازی تئوری بر پایه DFT انجام گرفت. بر اساس این نوآوری‌هایی که وجود داشت، 6 مقاله ISI از طرح پژوهشی حاضر در مجلات بسیار معتبر با ضریب تأثیر بالا منتشر شده است.

انتهای پیام

منبع: ایسنا

کلیدواژه: الکتروکاتالیست هيدروژن دانشگاه اميركبير شرکت های دانش بنیان خورشیدگرفتگی فناوري نانو نانو ذرات دانشگاه صنعتی امیرکبیر الکتروکاتالیست تولید انرژی های تجدیدپذیر الکتروکاتالیست ها چارچوب های فلزی تولید هیدروژن طرح پژوهشی بر پایه

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.isna.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «ایسنا» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۴۰۰۹۴۴۸۳ 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:

وزیر : مودم‌ تولید داخل نمی‌تواند سرعت بالا داشته باشد

به گزارش صدای ایران از شفقنا، عیسی زارع‌پور درباره «پیرو اظهارات اخیر مدیر یکی از اپراتور‌های اینترنتی که مشکل شبکه را ناشی از استفاده از مودم‌های تولید داخل دانسته است، آیا این موضوع را بهانه تراشی اپراتور‌ها برای واردات مودم‌های ارزان قیمت و کارکرده چینی نمی‌دانید؟ و در راستای حمایت از تولید داخل چه برخوردی با این اپراتور داشته اید؟» گفت: بحثی که ایشان مطرح کرده در مورد مودم‌های فیبرنوری است که کلاً ۴۰۰ تا ۵۰۰ هزار مشترک دارد.

وی ادامه داد: موضوعی که مدیر این اپراتور مطرح کرده، عمومیت ندارد و دغدغه شخصی ایشان بوده از سوی دیگر مودم‌های تولید داخل قابلیت‌هایی که دارند، قابلیت‌هایی نیست که بتوانند سرعت‌های بالا داشته باشند.

زارع پور گفت: بخشی از صحبت‌های این مدیر اپراتور درست است، چون همین الان مودم‌های خارجی هم اگر نتوانند در فرکانس ۲.۴ کار کنند که فرکانس معمول وای فای است، سرعت بیش از ۱۰۰ گیگاهرتز را نمی‌توانند ارایه دهند. فرکانس ۶.۵ که استاندار وای فای ۶ و ۷ هست، می‌تواند از طریق سرعت‌های تا یک گیگ هم ارایه دهد. در حال حاضر وای فای ۷ استاندارد جدید تا ۱۰ گیک هم می‌تواند ارایه دهد. مودم باید مودمی باشد که این قابلیت را داشته باشد.

وی توضیح داد: برخی از مودم‌های تولید داخل این فرکانس‌ها را ساپورت نمی‌کنند، ولی اکنون در برنامه تولید شرکت یا سازنده مودم هست و باید هم حواسمان به تولید داخل باشد و هم از سوی دیگر باید محصولی که تولید می‌شود، کیفیت داشته باشد و قابلیت‌هایی که دارد قابلیت‌هایی باشد که متناسب با نیاز کاربران باشد.

زارع پور بیان کرد: مشکل از مودم نیست، در حال حاضر شبکه این قابلیت را دارد پیدا می‌کند و در شهر‌هایی که فیبرنوری راه می‌افتد، مشترکینی که فیبرنوری می‌گیرند می‌توانند سرعت تا هزار بگیرند، اما مودم فعلی که اکنون در بازار هست، ممکن است که این قابلیت را پشتیبانی نکند لذا نیازمند این هستیم که هم تولیدکنندگان محصولات خود را ارتقا دهند و اگر هم نیاز بود، تا وقتی تولید داخل به نقطه‌ای می‌رسد که این نیاز را برطرف کند، از طریق واردات، نیاز‌ها تأمین می‌شود.