ابداع یک کاتالیزور جدید برای تولید هیدروژن سبز با نور به گزارش سیبکس، یک فوتوکاتالیست جدید از جنس مس-رودیوم از یک طراحی آنتن-راکتور برای تجزیه متان و بخار آب بدون حرارت خارجی در هنگام قرار گرفتن در معرض طول موج خاصی از نور استفاده می نماید. به گزارش سیبکس به نقل از ایسنا، هیدروژن یک عنصر فراوان، قدرتمند و همه کاره برای تولید انرژی پاک است که می تواند در گذار به یک اکوسیستم انرژی پایدار حیاتی باشد. با این وجود، فرایند شیمیایی بیشتر از نیمی از تولید جهانی هیدروژن به صورت قابل توجهی به انتشار گازهای گلخانه ای کمک می نماید. محققان دانشگاه رایس برای غلبه بر این مشکل، کاتالیزوری ابداع نموده اند که می تواند با استفاده از نور به جای گرما برای هدایت این واکنش، اصلاح بخار متان(SMR) را کاملا بدون انتشار هر نوع گاز گلخانه ای انجام دهد. اصلاح بخار(Steam reforming) روشی برای تولید هیدروژن، مونوکسید کربن و سایر محصولات مفید از سوخت های هیدروکربنی مانند گاز طبیعی است. در این شیوه از یک دستگاه فرآورش به نام اصلاح کننده استفاده می شود که بخار را در دمای بالا با سوخت فسیلی واکنش می دهد. برای مثال اصلاح متان به وسیله بخار به صورت گسترده ای در صنایع مختلف با هدف تولید هیدروژن مورد استفاده قرار می گیرد. اصلاح بخار متان(SMR) هم یک واکنش شیمیایی است که هیدروژن و مونوکسید کربن را از گاز طبیعی و سایر منابع متان تولید می کند. استفاده از نور به جای گرما این پژوهش می تواند برای افزایش طول عمر کاتالیزور، افزایش کارآمدی و کاهش هزینه ها در فرآیندهای مختلف صنعتی تحت تاثیر کُک سازی که نوعی تجمع کربن است که می تواند کاتالیزورها را غیرفعال نماید، ضروری باشد. این فتوکاتالیست جدید مس-رودیوم دارای طراحی آنتن-راکتوری است که متان و بخار آب را بدون احتیاج به گرمایش خارجی در صورت قرار گرفتن در معرض طول موج خاصی از نور تجزیه می کند. این فرایند، هیدروژن و مونوکسید کربن تولید می کند که مواد اولیه با ارزشی برای صنایع شیمیایی هستند و به انتشار گازهای گلخانه ای منجر نمی شوند. پیتر نوردلندر(Peter Nordlander) استاد فیزیک و نجوم و استاد برق، مهندسی کامپیوتر و علم مواد و مهندسی نانو در دانشگاه رایس می گوید: این یکی از تأثیرگذارترین یافته های ما تابحال است، چونکه جایگزین بهبود یافته ای برای آن چه مسلماً مهم ترین واکنش شیمیایی برای جامعه مدرن است، عرضه می کند. ما یک روش کاملا جدید و بسیار پایدارتر برای انجام SMR بوجود آورده ایم. نوردلندر و نائومی هالاس(Naomi Halas) استاد دانشگاه رایس و استاد مهندسی برق و کامپیوتر از دانشگاه رایس سرپرست این مطالعه هستند که اخیرا در مجله Nature Catalysis انتشار یافته است. مسیر جدید واکنش SMR از کشفی در ارتباط با سال ۲۰۱۱ در لابراتوار های هالاس و نوردلندر در دانشگاه رایس استفاده می نماید. آنها دریافتند که پلاسمون ها(نوسانات جمعی الکترون ها در نانوذرات فلزی) زمانیکه در معرض نور قرار می گیرند، می توانند «حامل های داغ» را ساطع کنند که الکترون های پرانرژی و حفره هایی هستند که می توانند واکنش های شیمیایی را هدایت کنند. تولید هیدروژن سبز ییگائو یوان(Yigao Yuan) یک دانشجوی دکترا در دانشگاه رایس و از نویسندگان این مطالعه می گوید: ما فتوشیمی پلاسمونی را انجام می دهیم. پلاسمون در اینجا واقعاً کلید ماست، چونکه پلاسمون ها واقعاً جاذب های نور کار آمدی هستند و می توانند حامل های بسیار پرانرژی تولید کنند که می توانند شیمی مورد نیاز ما را بسیار کارآمدتر از ترموکاتالیز معمولی انجام دهند. این سیستم کاتالیست جدید از نانوذرات مس بعنوان آنتن های جمع آوری انرژی استفاده می نماید. از آنجاییکه سطح پلاسمونی نانوذرات مس به خوبی با متان پیوند نمی خورد، اتم ها و خوشه های رودیم بعنوان محل های واکنش اضافه شدند. ذرات رودیوم مولکول های آب و متان را به سطح پلاسمونی متصل می کنند و از انرژی حامل های داغ برای هدایت واکنش SMR استفاده می نمایند. یوان می گوید: ما خیلی از سیستم های کاتالیزوری را آزمایش کردیم، اما این یکی بهترین عملکرد را داشت. این پژوهش نشان داده است که فناوری آنتن-راکتور می تواند به صورت موثری غیرفعال سازی کاتالیزور ناشی از اکسیداسیون و کُک سازی را برطرف کند. این فناوری، کاتالیزور را با استفاده از نور با استفاده از حامل های داغ برای حذف گونه های اکسیژن و رسوبات کربن با موفقیت بازسازی می کند. نوردلندر می گوید کلید این اثر قابل توجه، قرارگیری هوشمندانه رودیوم است که به صورت کم و ناهموار در سطح نانوذرات پخش می شود. هیدروژن هم اکنون بیشتر در تاسیسات بزرگ و متمرکز تولید می شود که برای انتقال گاز به محل استفاده نیاز دارند. در مقابل، SMR نور محور است و امکان تولید هیدروژن بر حسب تقاضا را فراهم می آورد که یک مزیت کلیدی جهت استفاده در کاربردهای در رابطه با حمل و نقل مانند ایستگاه های سوخت هیدروژن یا وسایل نقلیه است. هالاس در انتها می گوید: این پژوهش پتانسیل فتوشیمی نوآورانه را برای تغییر شکل فرآیندهای مهم صنعتی نشان داده است و ما را به آینده انرژی پایدار از نظر زیست محیطی نزدیک تر می کند. منبع: sibex.ir 1403/08/23 10:28:08 5.0 / 5 113 تگهای خبر: دستگاه , سیستم , صنعت , فناوری این مطلب سیبکس را پسندیدید؟ (1) (0) تازه ترین مطالب مرتبط برگزاری رویداد تبادل فناوری نفت، گاز، پتروشیمی و نیروگاهی به همت صندوق نوآوری یک ایرانی مدیر ارشد مالی ایکس شد بومی سازی ساعت اتمی برای اندازه گیری زمان با دقت صدم نانوثانیه آزمایش خون خانگی با کمک یک تراشه نظرات بینندگان در مورد این مطلب نظر شما در مورد این مطلب نام: ایمیل: نظر: سوال: = ۱ بعلاوه ۲