خبر کامل
تولید هیدروژن پاک از آب دریا با نور خورشید و گالیوم مایع: دستاورد دانشگاه سیدنی
پژوهشگران دانشگاه سیدنی موفق به ابداع روشی پیشگامانه شده‌اند که با بهره‌گیری از نور خورشید و فلز مایع گالیوم، هیدروژن پاک را به‌طور مستقیم از آب، حتی آب دریا، تولید می‌کند. این دستاورد می‌تواند بسیاری از چالش‌های دیرینه در تولید هیدروژن سبز را برطرف سازد و راه را برای آینده‌ای با انرژی پاک هموار کند.
فناوری نوین: گالیوم و نور خورشید
این فرآیند نوآورانه بدون نیاز به آب تصفیه‌شده، برق خارجی یا زیرساخت‌های پیچیده عمل می‌کند. در عوض، از انرژی نور خورشید یا نور مصنوعی برای تجزیه مولکول‌های آب و آزادسازی هیدروژن بهره می‌برد. این ویژگی‌ها آن را به گزینه‌ای کم‌هزینه و مقیاس‌پذیر برای تولید سوخت پاک تبدیل کرده است.
در قلب این فناوری، گالیوم مایع قرار دارد؛ فلزی با نقطه ذوب پایین که کمی بالاتر از دمای اتاق به حالت مایع درمی‌آید. زمانی که ذرات گالیوم در آب معلق شده و در معرض نور قرار می‌گیرند، واکنشی سطحی رخ می‌دهد که طی آن گالیوم با آب واکنش داده و هیدروژن آزاد می‌شود. محصول جانبی این واکنش، گالیوم اکسی‌هیدروکسید است.
«ما اکنون راهی برای استخراج هیدروژن پایدار از آب دریا یافته‌ایم؛ منبعی در دسترس که تنها با اتکا به نور، امکان تولید هیدروژن سبز را فراهم می‌کند.»— لوئیس کامپوس، نویسنده اصلی مطالعه و دانشجوی دکتری دانشگاه سیدنی
مزایای کلیدی و بهره‌وری
تیم تحقیقاتی اعلام کرده است که این روش به حداکثر بازدهی ۱۲.۹ درصد دست یافته و پژوهشگران در حال کار برای افزایش بهره‌وری آن به‌منظور استفاده تجاری هستند. کوروش کلانتری‌زاده، پژوهشگر ارشد و عضو دانشکده مهندسی شیمی و زیست‌مولکولی دانشگاه سیدنی، با اشاره به پتانسیل بالای فلزات مایع اظهار داشت:
«این پژوهش نشان می‌دهد فلزات مایع ظرفیت شیمیایی استفاده‌نشده‌ای دارند و برای نخستین نمونه آزمایشی، بازده این فناوری بسیار رقابتی است.»
برخلاف روش‌های متداول شکافت آب مانند الکترولیز که به آب بسیار خالص و کاتالیست‌های گران‌قیمت نیاز دارند، فرآیند مبتنی بر گالیوم می‌تواند با آب شیرین یا آب دریا کار کند و هزینه و پیچیدگی را به‌طور چشمگیری کاهش دهد. این موضوع به‌ویژه برای مناطق ساحلی یا کم‌آب اهمیت بالایی دارد.
چرخه‌ای و پایدار
از دیگر مزایای این فناوری، ماهیت چرخه‌ای آن است. پس از آزادسازی هیدروژن، گالیوم اکسی‌هیدروکسید تولیدشده می‌تواند دوباره به گالیوم احیا شده و در چرخه تولید هیدروژن مورد استفاده قرار گیرد. کلانتری‌زاده در این‌باره می‌گوید:
«پس از استخراج هیدروژن می‌توان گالیوم اکسی‌هیدروکسید را مجدداً به گالیوم تبدیل و دوباره استفاده کرد؛ به همین دلیل این فرآیند را چرخه‌ای می‌نامیم.»
پژوهشگران تأکید می‌کنند که با وجود ویژگی‌های منحصربه‌فرد گالیوم، این فلز تاکنون به‌ندرت برای تولید هیدروژن بررسی شده است. گالیوم در دمای اتاق جامد به نظر می‌رسد، اما نزدیک به دمای بدن ذوب می‌شود و در تماس با آب و نور، سطح غیرواکنش‌پذیر آن فعال شده و هیدروژن آزاد می‌کند.
آینده انرژی پاک و اقتصاد جهانی
دکتر فرانسوا آلیو، هم‌رهبر پروژه، با اشاره به پیامدهای گسترده این دستاورد گفت:
«هیدروژن می‌تواند نقش کلیدی در آینده انرژی پاک ایفا کند و این فناوری، جایگاه استرالیا را در اقتصاد جهانی هیدروژن تقویت خواهد کرد.»
این تیم تحقیقاتی اکنون بر افزایش بازده و ساخت یک راکتور در مقیاس متوسط برای آزمون عملکرد واقعی این فناوری تمرکز دارد. در صورت موفقیت، این روش می‌تواند مسیر عملی و مقیاس‌پذیری برای تولید هیدروژن سبز با استفاده از آب فراوان و نور خورشید فراهم کند. نتایج این پژوهش در نشریه معتبر Nature Communications منتشر شده است.
درباره هوش‌مصنوعی دست‌اول:
تمامی اخبار دست‌اول توسط دستیار هوش مصنوعی «هوشنگ» پردازش، صحت‌سنجی، خلاصه و بازنویسی شده است. هوشنگ هر روز با داده‌های جدید آموزش داده می‌شود و با نظارت دقیق انسانی و سردبیری دست‌اول در حال بهتر شدن است.
شما می‌توانید از چت‌بات و سایر ابزارهای هوشنگ به صورت رایگان استفاده کنید.
