بومی‌سازی تولید هیدروژن دوستدار محیط زیست با مصرف کمترین انرژی

قاسم براتی دربند عضو هیئت علمی دانشگاه فردوسی مشهد در رشته مهندسی مواد و متالوژی موفق به کسب رتبه دوم پژوهش‌های بنیادی گروه تخصصی فناوری‌های شیمیایی با طرح «رسوب‌دهی الکتروشیمیایی نانوساختار‌های مخروطی به عنوان کاتالیست برای تولید هیدروژن» در بیست و پنجمین جشنواره جوان خوارزمی شد.

براتی دربند درباره طرح «رسوب‌دهی الکتروشیمیایی نانوساختار‌های مخروطی به عنوان کاتالیست برای تولید هیدروژن» به خبرنگار خبرگزاری علم و فناوری آنا گفت: یکی از روش‌های تولید هیدروژن که به عنوان سوخت پاک در صنایع مختلف استفاده می‌شود، «شکافت الکتروشیمایی آب» است.

وی ادانه داد: همه می‌دانیم که آب متشکل از هیدروژن و اکسیژن است و اگر به نحوی بتوانیم در آب شکافت ایجاد کرده و هیدروژن و اکسیژن را از هم جدا کنیم، می‌توانیم هیدروژن تولید کنیم و از سوی دیگر اکسیژن بسیار خالص داشته باشیم. 

وی افزود: البته در دنیا روش‌های بسیار زیادی برای تولید هیدروژن وجود دارد که در بیشتر آنها از سوخت‌های تجدیدناپذیر استفاده می‌شود و از طرفی در این متدها Co۲ وارد محیط زیست می‌شود.

این برگزیده جایزه جشنواره خوارزمی عنوان کرد: روش شکافت الکتروشیمایی آب از یک آند و یک کاتد در سل الکتروشیمایی استفاده می‌کند؛ یک اختلاف ظرفیت بین اند و کاتد اعمال و هیدورژن روی کاتد و اکسیژن روی آند تولید می‌شود. 

وی اظهار کرد: ما از روش رسوبدهی الکتروشیمایی برای سنتز نانوساختار‌های مخروطی شکل استفاده کردیم. به عبارتی برای اولین بار برای الکتروکاتالیست تولید هیدروژن با روش رسوب دهی الکتروشیمایی از نانوساختار‌های مخروطی شکل استفاده کردیم.

به گفته براتی دربند، در روش رسوب‌دهی الکتروشیمیایی تشکیل درجا و بدون چسب الکتروکاتالیست‌ها را خواهیم داشت که این امر منجر به کاهش مقاومت و در نتیجه باعث افزایش فعالیت الکتروکاتالیستی می‌شود. 

دارنده رتبه دوم بیست و پنجمین جشنواره جوان خوارزمی افزود: در دنیا براساس دیتا‌هایی که وجود دارد حدود ۴ درصد از هیدروژن‌های تولیدی جهان با روش الکترولیز اب است که در آن از الکترود‌های بر پایه از پلاتین و اکسید ایریدیوم استفاده می‌شود بنابراین مطالعات و روند تحقیقاتی در بهترین دانشگاه‌های دنیا به سمتی حرکت می‌کند که روش شکافت الکتروشیمیایی آب جایگزین روش‌های پرهزینه شود که الودگی‌های زیادی هم ایجاد می‌کنند.

وی ادامه داد: تحولی که این روش ایجاد می‌کند این است که مقدار مصرف هیدروژن در شکافت الکتروشیمایی آب را کاهش می‌دهد و بهترین الکترودی که در الکترولیز آب استفاده می‌شود الکترود پلاتین است.

وی افزود: ما در یکی از مطالعات خود در خواص الکترو کاتالیستی و تولید هیدروژن توانستیم به الکترود پلاتین برسیم و این هم قدم بزرگی است که می‌تواند مطالعات ما را به پیش ببرد. 

به گفته براتی دربند، سرمایه گذاری‌ها برای این روش جدید در جهان در حال انجام بوده و در کشور ما شروع شده است. در دانشگاه فردوسی مشهد روی این موضوع کار می‌کنیم و امیدواریم در آینده نزدیک بتوانیم این روش صنعتی را بومی سازی کرده و برای تولید هیدوژن استفاده کنیم تا کشور از طریق این روش محتاج خارجی‌ها نباشد. 

به اعتقاد وی تولید هیدروژن به این روش در دنیا هم در مرحله تحقیقاتی است و برای کابردی کردن آن باید تخصص‌های خاص مانند مهندسی شیمی برای ذخیره سازی هیدروزن و ساخت غشا‌ها، مهندسی مواد برای ساخت الکترود‌ها در کنار هم قرار بگیرند تا بتوان سیستمی را اسکیل اپ کرد تا بتوان این روش ا به عنوان روش صنعتی معرفی کرد.

وی با بیان اینکه پیش بینی می‌کنم بتوانیم تیمی از مهندسی‌های متفاوت در این بحث تشکیل دهیم تا بتوانیم این روش را به روش صنعتی تبدیل کنیم، گفت: البته یکسری حمایت‌ها برای تشکیل شرکت و خرید تجهیزات خاص و مواد اولیه نیاز است. تا حدودی دانشگاه فردوسی مشهد تجهیزات را دارد، اما یکسری تجهیزات بروز نیست و نیاز بروزرسانی تجهیزات داریم.

وی گفت: امیدواریم به همت صندوق نوآوری و شکوفایی و معاونت پژوهشی دانشگاه فردوسی مشهد، این روش را به عنوان روش صنعتی و کاربردی معرفی کنیم. 

این محقق درباره مزیت‌های این روش برای تولید هیدروژن اشاره کرد و گفت: هیدروژنی که به این روش تولید می‌شود بسیار خالص و پاک است و می‌تواند در جا‌های مختلف به صورت مستقیم از آن استفاده کرد. مزیت دوم هم دوستدار محیط زیست آن است. 

براتی به مشکلات تولید هیدروژن با روش‌های معمول اشاره کرد و افزود: در روش‌های معمول برای سنتز الکتروکاتالیست‌های تولید هیدروژن انرژی زیادی مصرف می‌شود تا الکترود‌ها سنتز شود، اما در مطالعات تحقیقی ما با الکترود‌های سنتز شده و استفاده از آنها در شکافت الکتروشیمیایی آب با کمترین میزان مصرف انرژی بیشترین مقدار هیدروژن تولید می‌شود.