موفقیت در تولید گاز هیدروژن از نانوذرات

به گزارش ایسنا، هیدروژن به عنوان یکی از امیدوارکننده‌ترین منابع انرژی پاک محسوب می‌شود. اهمیت این گاز به اندازه‌ای است که آن را سوخت قرن آینده می‌دانند. هیدروژن که راندمان احتراق بالایی دارد، برای سوختن تنها به اکسیژن نیازمند بوده و تک محصول آن آب است. لذا زمانی که به عنوان سوخت در موتورها استفاده شود، آلایندگی نداشته و می‌تواند مقدار گاز گلخانه‌ای را کاهش دهد.با وجود تمامی مزایای ذکر شده، به منظور استفاده از هیدروژن به عنوان سوخت محدودیت‌هایی در مراحل تولید، ذخیره‌سازی و انتقال آن وجود دارد که در این راستا محققان دانشگاه گیلان راهکاری را ارائه دادند.دکتر محمدحسن لقمانی، عضو هیأت علمی دانشگاه گیلان تولید گاز هیدروژن را از دو منبع فسیلی (اکسایش جزئی نفت سنگین، فرایند رفورمینگ گاز طبیعی) و غیر فسیلی دانست و گفت: اما منابع فسیلی محدود و تجدیدناپذیرند و با این وجود درحال حاضر ٩٨ درصد از کل هیدروژن تولید شده در جهان از سوخت‌های فسیلی به دست می‌آید.
وی از اجرای طرحی در این زمینه با هدف تولید درجای گاز هیدروژن از منبع غیرفسیلی خبر داد و افزود: برای دستیابی به این هدف نانوذرات مس-آهن بر پایه بور سنتز شدند تا با توجه به فعالیت کاتالیزوری خوب بتوان از آنها در فرایند هیدرولیز کاتالیزوری سدیم بوروهیدرید به منظور تولید هیدروژن به عنوان کاتالیست استفاده کرد.لقمانی با تاکید بر اینکه نانوذرات مس-آهن دارای قیمت ارزان بوده و روش تهیه آن ساده ‌است، خاطرنشان کرد: طبق نتایج به دست آمده در حضور نانوکاتالیست‌های سنتز شده، بازده تولید گاز هیدروژن افزایش بسیار چشمگیری داشته است. همچنین بعد از اتمام فرایند، تغییری در ساختار فازی نانوکاتالیست‌ها ایجاد نشده و حتی بعد از چهار مرحله استفاده همچنان 80 درصد توانایی اولیه‌ خود را حفظ می‌کنند.
عضو هیات علمی دانشگاه گیلان اضافه کرد: تقریباً اکثر روش‌های وابسته به منابع غیر فسیلی مانند روش‌های فتوالکتروشیمیایی، بیوشیمیایی و برق‌کافت آب نیازمند مصرف نوع دیگری از انرژی مانند برق، گرما و نور جهت تولید گاز هیدروژن هستند. بنابراین ضمن در نظر گرفتن منبع غیرفسیلی استفاده از حداقل انرژی جهت تولید بهینه و ملایم بودن شرایط تولید گاز باید لحاظ شود.این محقق با بیان اینکه در این طرح با استفاده از نانوکاتالیست‌های سنتز شده تولید گاز هیدروژن در دمای اتاق و با راندمان بالا محقق شد، ادامه داد: استفاده از گاز هیدروژن محدود به پالایشگاه‌ها و صنایع عظیم پتروشیمی نیست، بلکه از این گاز در صنایع غذایی، تهیه پلاستیک، پلی استر و نایلون، فرآیند هیدروژنه کردن روغن‌های خوراکی، در نیروگاه‌های برق به عنوان خنک کننده‌ ژنراتورها، فرایند تولید آمونیاک، مواد شوینده، داروسازی‌ها و صنایع چسب نیز کاربرد دارد.
به گفته وی در این طرح اثر عوامل پایدارساز مختلف با نسبت‌های مولی متفاوت، بر اندازه و ساختار نانوذرات مس-آهن و همچنین فعالیت کاتالیزوری آن مورد بررسی قرار گرفت.لقمانی اثر دما بر اندازه‌ نانوذرات را از دیگر موارد بررسی شده در این طرح نام برد و گفت: در ادامه این کاتالیست‌ها در فرایند هیدرولیز سدیم بوروهیدرید و تولید گاز هیدروژن استفاده شده و پایداری نانوکاتالیست‌ها بعد از پایان فرایند تولید گاز هیدروژن مورد بررسی قرار گرفت، ضمن آنکه از آزمون‌های XRD, FE-SEM, TEM, BET و ICP جهت بررسی نتایج قسمت‌های مختلف استفاده شده است.وی خاطرنشان کرد: سدیم بوروهیدرید حدود 10 درصد وزنی خود، دارای ذخیره‌ هیدروژن است؛ این ماده در شرایط بی‌اثر تا دمای 450 درجه سانتیگراد پایدار است، اما در حضور یک حلال پروتونی (آب و متانول) به طور پیوسته از طریق مکانیسم حلال‌پوشی گاز هیدروژن تولید می‌کند.
به گفته وی واکنش هیدرولیز (آبکافت) سدیم بوروهیدرید یک واکنش گرمازاست و بعد از آزادسازی هیدروژن ‌ماده‌ بوراکس تولید می‌شود. بوراکس یک ماده‌ افزودنی صابون و عوامل شوینده و نسبتاً غیرسمی است و این ماده همچنین می‌تواند با جذب هیدروژن توسط روش‌های متفاوت، مجددا سوخت بوروهیدرید تولید کند.نتایج این تحقیق که حاصل همکاری دکتر محمدحسن لقمانی و پروفسور عبدالله فلاح شجاعی از اعضای هیأت علمی دانشگاه گیلان و مرتضی خاکزاد دانش‌آموخته‌ کارشناسی ارشد شیمی معدنی دانشگاه گیلان است، در مجله‌ Energy با ضریب تأثیر 4.529 منتشر شد.