طريقة رخيصة لإنتاج وقود الهيدروجين بمساعدة أنابيب الكربون النانوية

وتعتمد التقنية الجديدة على محفز مبتكر يتطابق مستوى أدائه تقريبًا مع مستوى أداء محفز البلاتين الباهظ الثمن المستخدم في تفاعلات التحليل الكهربائي، حيث يقوم تيار كهربائي بتقسيم جزيئات الماء إلى مكوناتها المنفصلة - الهيدروجين والأكسجين.

نجح الباحثون في تطوير تقنية يمكنها التغلب على عائق اقتصادي كبير أمام تحضير وقود الهيدروجين النظيف - وهو نوع من الوقود يمكنه تحويل الوقود الأحفوري الباهظ الثمن والضار بالبيئة. وتعتمد التقنية الجديدة على محفز مبتكر يتطابق مستوى أدائه تقريبًا مع مستوى أداء محفز البلاتين الباهظ الثمن المستخدم في تفاعلات التحليل الكهربائي، حيث يقوم تيار كهربائي بتقسيم جزيئات الماء إلى مكوناتها المنفصلة - الهيدروجين والأكسجين.

كما تعد التكنولوجيا المبتكرة للباحثين من جامعة روتجرز أكثر كفاءة من المحفزات الرخيصة الأخرى التي تمت دراستها وتجربتها في هذا المجال. وتضمن التكنولوجيا الجديدة، التي تعتمد على أنابيب الكربون النانوية، إنتاجًا فعالاً للهيدروجين من الماء.

وقال تيدي إسبا، أستاذ الكيمياء والبيولوجيا الكيميائية في كلية الآداب والعلوم بجامعة روتجرز: "لقد توقع الباحثون في مجال الطاقة منذ فترة طويلة أن يلعب الهيدروجين دورًا حاسمًا في طاقتنا المستقبلية من خلال تقليل اعتمادنا على الوقود الأحفوري، إن لم يكن القضاء عليه". جامعة. "لقد نجحنا في تطوير محفز كيميائي مستدام والذي نأمل، بمساعدة الشريك التجاري المناسب من الصناعة، في تعزيز هذه الرؤية."

اعتمد هو وفريقه البحثي في ​​تطوير المحفز الجديد على أنابيب الكربون النانوية، وهي عبارة عن صفائح من ذرة الكربون بسمك ذرة واحدة يتم لفها لتشكل أنابيب يبلغ سمكها 10,000 مرة سمك شعرة الإنسان. يعد العثور على طرق جديدة لتطوير تفاعلات التحليل الكهربائي القابلة للتطبيق اقتصاديًا مسألة مهمة نظرًا لأن العمليات المستخدمة اليوم لإنتاج الهيدروجين تبدأ جميعها من غاز الميثان - وهو في حد ذاته وقود أحفوري. وبالتالي فإن الحاجة إلى استخدام الوقود الأحفوري تنفي الادعاء بأن الهيدروجين هو وقود "أخضر" تمامًا.

في المقابل، التحليل الكهربائي قادر على إنتاج الهيدروجين باستخدام الكهرباء التي يتم الحصول عليها من مصادر متجددة، مثل الشمس والرياح والطاقة الكهرومائية، أو باستخدام مصادر خالية من الكربون، مثل الطاقة النووية. وحتى لو تم استخدام الوقود الأحفوري في التحليل الكهربائي، فإن زيادة الكفاءة والتحكم بشكل أفضل في الانبعاثات الصادرة عن محطات الطاقة الكبيرة يمكن أن يمنح خلايا الوقود الهيدروجيني ميزة على محركات البنزين والديزل الموجودة في ملايين المركبات، والتي تعتبر أنواع وقود أقل كفاءة وأكثر تلويثًا. .

في ورقة علمية نشرت منذ فترة طويلة في مجلة Angewandte Chemie International Edition، أفاد فريق الباحثين أن تقنيتهم، التي تسمى "أنابيب الكربون النانوية الغنية بالنيتروجين والخالية من المعادن النبيلة" تمكنت من تحفيز تفاعل إنتاج الهيدروجين بكفاءة عند مستوى الأداء. قريب من البلاتين. بالإضافة إلى ذلك، تعمل الأنابيب النانوية بشكل جيد في ظل الظروف الحمضية أو الطبيعية أو الأساسية، مما يسمح لها بالارتباط بأفضل المحفزات المتاحة لإنتاج الأكسجين، والذي يلعب أيضًا دورًا حاسمًا في تفاعل تقسيم الماء. تقدم الباحثون بطلب للحصول على براءة اختراع للمحفز المبتكر.

 

أخبار الدراسة