روش جدیدی برای تولید ارزان‌تر هیدروژن سبز
تاریخ انتشار: ۱ بهمن ۱۴۰۲ | کد خبر: ۳۹۵۶۷۰۰۰
گروهی از پژوهشگران آمریکایی، روش جدیدی را برای تولید هیدروژن سبز با هزینه کمتر طراحی کرده‌اند و نتایج امیدوارکننده‌ای را در آزمایش آن به دست آوردند.
به گزارش ایسنا، برای اینکه جهان از سوخت‌های فسیلی دور شود، به روش‌های ارزان‌تری برای تولید هیدروژن سبز نیاز دارد. هیدروژن سبز، نوعی سوخت پاک است که با استفاده از برق تجدیدپذیر برای تجزیه آب به هیدروژن و اکسیژن ساخته می‌شود.
بیشتر بخوانید:
اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!
به نقل از ساینس، این پژوهش به عنوان یک اثبات مفهوم آزمایشگاهی، فاصله زیادی را با کارآیی در مقیاس صنعتی دارد اما در صورت موفقیت می‌تواند به صنایع سنگین مانند فولادسازی و تولید کود کمک کند تا وابستگی خود را به نفت، ذغال‌سنگ و گاز طبیعی کاهش دهند.
«شانون بوچر»(Shannon Boettcher) شیمیدان «دانشگاه اورگن»(U of O) که در این پژوهش شرکت نداشت، گفت: این یک مفهوم نوآورانه است. به نظر می‌رسد طراحی جدید به طور موثر با مقادیر متغیر الکتریسیته کار می‌کند. این مزیت می‌تواند جفت شدن با برق متناوب را که توسط مزارع بادی و خورشیدی تامین شده است، آسان‌تر کند.
دستگاه‌های شکافت آب که به عنوان «الکترولایزر» شناخته می‌شوند، اولین بار بیش از ۲۳۰ سال پیش به نمایش درآمدند. رایج‌ترین نسخه امروزی آنها که به عنوان «الکترولایزر قلیایی» شناخته می‌شود، کمی شبیه به باتری کار می‌کند. دو الکترود در یک محفظه حاوی آب و یک الکترولیت مایع می‌افتند که یون‌ها را به حرکت کردن ترغیب می‌کند. اعمال جریان الکتریکی به کاتد با بار منفی، آب را به مولکول‌های هیدروژن و یون‌های هیدروکسید با بار منفی تقسیم می‌کند. یون‌های هیدروکسید در مایع به سوی آند دارای بار مثبت می‌روند و در آنجا واکنش می‌دهند. سپس، اکسیژن و مقدار کمتری آب را تشکیل می‌دهند. این دستگاه، بر یک غشاء بین دو الکترود متکی است. این کار اجازه می‌دهد تا یون‌های هیدروکسید از کاتد به آند بروند اما از ترکیب هیدروژن و اکسیژن که می‌توانند به صورت انفجاری با هم ترکیب شوند، جلوگیری می‌کند.
«آونر روثچایلد»(Avner Rothschild) دانشمند علوم مواد و از پژوهشگران این پروژه گفت: بخش عمده‌ای از هزینه هیدروژن سبز، ناشی از برق تجدیدپذیر است که این فرآیند را هدایت می‌کند. بیشتر هزینه باقی‌مانده، به خاطر الکترولایزر است و غشاء یکی از گران‌ترین اجزای آن به شمار می‌رود زیرا معمولا لایه‌های ویژه زیادی را برای نگهداری و محافظت از فیلترهای مولکولی در بر دارد.
روثچایلد و همکارانش معتقد بودند که با کمک الکترولایزر و تولید هیدروژن و اکسیژن در فضا یا زمان می‌توانند غشاء را از بین ببرند. در سال ۲۰۱۹، آنها مجموعه‌ای را ارائه دادند که در آن یک الکترود مبتنی بر نیکل را مانند باتری در مرحله تولید هیدروژن شارژ کردند. هنگامی که آنها الکترود را به محفظه دوم منتقل کردند، هنگام تخلیه بار الکتریکی، اکسیژن تولید کرد. اگرچه این کارآمد بود اما مشکلاتی را نیز به همراه داشت. به عنوان مثال، جابه‌جایی الکترود بین مراحل بدین معناست که دستگاه نمی‌تواند به طور مداوم کار کند و افزایش مقیاس آن احتمالا هزینه زیادی خواهد داشت. همچنین، الکترولیت مورد استفاده در مرحله تولید اکسیژن باید داغ باشد تا واکنش را تسریع کند. این کار به استفاده کردن از مواد گرانقیمت و عایق برای جلوگیری از اتلاف حرارت نیاز دارد.
پژوهشگران برای برطرف کردن این مشکلات، الکترولایزر خود را دوباره طراحی کردند تا تولید هیدروژن آند را شارژ نکند، بلکه مولکول‌های الکترولیت مایع را تغییر دهد. در این حالت، هنگام تولید هیدروژن در آند، یون‌های برومید موجود در الکترولیت به برومات تبدیل می‌شوند. الکترولیت حاوی برومات، به درون محفظه دوم پمپاژ می‌شود. این محفظه دارای کاتالیزوری است که باعث می‌شود برومات در واکنش تحت دمای اتاق دوباره به برومید و اکسیژن تجزیه شود.
این دستگاه، هیدروژن را به طور مداوم با سرعت بالا تولید کرد. اگرچه راندمان کار آن به اندازه یک الکترولایزر قلیایی معمولی نبود اما روچیلد گفت: ما می‌توانیم هیدروژن و اکسیژن را بدون غشاء جدا نگه داریم و این کار، هزینه تولید هیدروژن را در مقیاس بزرگ کاهش می‌دهد.
«مارک سیمز»(Mark Symes) شیمیدان «دانشگاه گلاسگو»(University of Glasgow) گفت: روش جدید هنوز با چند چالش روبه‌رو است.
به عنوان مثال، برای جلوگیری از واکنش برومات در آند پیش از پمپاژ آن به محفظه دوم، گروه مجبور شدند آند را با ماده‌ای بپوشانند که اجازه خروج هیدروژن را می‌دهد اما مانع از رسیدن برومات به آند می‌شود. این پوشش نیازمند افزودن یک ماده سرطان‌زای قوی موسوم به «کروم شش‌ظرفیتی» به محلول بود که نگرانی‌هایی را در مورد نشت‌های سمی ایجاد می‌کرد. سیمز ادامه داد: الکترودهای دستگاه از پلاتین یا روتنیوم استفاده می‌کنند که فلزات گرانقیمت و کمیابی هستند.
روثچایلد گفت که گروهش در حال کار کردن روی یک دستگاه نسل بعدی برای رسیدگی کردن به این مشکلات هستند. وی افزود: هر موفقیتی در از بین بردن غشاهای الکترولایزر می‌تواند برای تلاش‌های پیرامون کربن‌زدایی در بخش‌هایی از صنعت که بیشتر وابسته به سوخت‌های فسیلی هستند، سودمند باشد.
این پژوهش در مجله «Nature Materials» به چاپ رسید.
انتهای پیام
منبع: ایسنا
کلیدواژه: هیدروژن سبز سوخت پاک شرکت های دانش بنیان فناوري نانو ستاد علوم شناختی صندوق نوآوری و شکوفایی هیدروژن و اکسیژن تولید هیدروژن هیدروژن سبز
درخواست حذف خبر:
«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.isna.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «ایسنا» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۹۵۶۷۰۰۰ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.
با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.
خبر بعدی:
قلیان اکسیژن؛ یک پک عمیق به سمت ناکجا؟!
فرارو-وزارت بهداشت تصمیم گرفته است برای اجرای طرح مطالعاتی خود، نوع خاصی از قلیان تحت عنوان «قلیان اکسیژن» را در برخی کافی شاپ‌ها و قهوه‌خانه‌ها در ۱۰ استان کشور ارائه دهد؛ طرحی که با ابهامات متعددی رو به روست.
به گزارش فرارو، مسئولان وزارت بهداشت در توضیح این طرح گفته اند مراکزی که قلیان‌های دخانی ارائه می‌دهند به صورت داوطلبانه در طرح تحقیقاتی شرکت می‌کنند و طرح تحقیقاتی در ۳ استان تهران، البرز و آذربایجان شرقی آغاز شده، همچنین امور مربوط به این طرح تحقیقاتی در استان بوشهر و شهر جیرفت در استان فارس در حال انجام است. اما چه شد که وزارت بهداشت به فکر تولید قلیان اکسیژن افتاد؟
قلیان برای نخستین بار در دورۀ صفوی از هندوستان وارد ایران شد و به نوشتۀ سفرنامه‌نویسان اروپایی از همان زمان ایرانیان استقبال زیادی نسبت به آن به‌عمل آوردند. نکته جالب این که از دوره قاجار محبوبیت قلیان کشیدن درست مثل دوران حاضر بود و از قهوه خانه‌ها و اندرون خانه‌ها تا تفرجگاه‌ها و کاروانسرا‌ها با قلیان پر شده بود. اغلب شاهان و شاهزادگان قاجار نیز علاقه زیادی به قلیان کشیدن در هر شرایطی داشتند. اما با گذشت سال‌ها از آن دوران، قلیان همچنان نقشی پررنگ در تفریحات ایرانیان و به ویژه جوان‌ها ایفا می‌کند.
حسین فرشیدی، معاون بهداشت وزارت بهداشت درباره افزایش شدید تمایل جوانان به مصرف قلیان می‌گوید: «این روزها افزایش تعداد دانش‌آموزان سیگاری و قلیانی در کشور هستیم و به طور کلی ۱۴ درصد مردم ایران درگیر مصرف مستمر دخانیات هستیم. همچنین روند مصرف دخانیات در بانوان کشور رو به رشد است و نسبت به مصرف آقایان، شتاب بیشتری گرفته است. سن شروع مصرف دخانیات نیز پایین آمده و تعداد بیشتری از دانش‌آموزان کشور نسبت به گذشته درگیر مصرف سیگار یا قلیان شده‌اند.» محمدرضا مسجدی؛ دبیرکل جمعیت مبارزه با استعمال دخانیات نیز گفته است که «استعمال سیگار در میان خانم‌ها روند رشدی بالای ۷۰ درصد داشته است. حتی برای دختران ۱۲ تا ۱۵ سال تا ۱۳۳ درصد افزایش داشته است و این ارقام تکان دهنده است.»
مسئله قلیان کشیدن در ایران فقط مختص مردم عادی نیست و حتی ورزشکاران نیز قلیان می‌کشند. این ادعایی است که خداداد عزیزی چهره مشهور فوتبال ایران در برنامه‌ای تلویزیونی مطرح کرد و گفت که ۸۰ درصد فوتبالیست‌های ما قلیان می‌کشند. خداد عزیزی در ادامه گفت که خود او هم ۱۶ سال است که قلیان می‌کشد. این آمار و ارقام، گرچه نگران کننده به نظر می‌رسند، اما با ورود به هر قهوه خانه، کافی شاپ یا مرکز تفریحی به راحتی می‌توان متوجه شد که حقیقت دارد. به گفته پزشکان متخصص قلب و عروق، مواد سمی موجود در دود قلیان می‌تواند در عروق مانده و باعث انسداد آنها و در نتیجه بیماری‌های قلبی شود. همچنین کشیدن سنگین قلیان با سطح بالای تری‌گلیسیرید که یک عامل اصلی برای پیشرفت بیماری قلبی کرونری است، ارتباط دارد و می‌تواند باعث تغییر در ضربان قلب و ایجاد آریتمی قلب شود.
با این همه مضرات و آسیب‌های قلیان برای افراد مختلف جامعه و محدودیت‌های گاه و بیگاه در کنترل مصرف قلیان، تنها زمانی که طرح مبارزه با ارائه قلیان در قهوه خانه‌ها و کافی شاپ‌ها جواب داد، زمانی بود که کرونا در کشور اوج گرفت و وزارت بهداشت و نیروی انتظامی با همکاری یکدیگر طرح مبارزه با ارائه قلیان را اجرا کردند. در آن دوران با توجه به نگرانی‌های گسترده مردم از ابتلا به کرونا، این طرح تا حد زیادی جواب داد و به ندرت تخلف آشکاری در این زمینه دیده می‌شد.
تا همین چند وقت پیش، برخی از افرادی که عاشق قلیان بودند و در عین حال نگران سلامتی خود بودند به قلیان‌های میوه‌ای یا تنباکو‌های میوه‌ای اعتماد بیشتری داشتند و می‌گفتند با استفاده از این محصولات، آسیبی در حوزه سلامتی نخواهند دید، اما بررسی‌های وزارت بهداشت نشان می‌دهد قلیان‌های میوه‌ای نیز می‌تواند به اندازه دیگر انواع قلیان آسیب زا باشد. حتی ممکن است از میوه‌های کپک زده برای تهیه این نوع قلیان استفاده شود.
به گفته مسئولان وزارت بهداشت، این وزارتخانه در راستای کاهش آسیب‌های ناشی از مصرف قلیان سنتی، تصمیم گرفته اند دست به تولید محصولی بزنند که هم میل جوانان به مصرف قلیان را ارضا کند و هم بی آسیب باشد. حدود ۱۰ سال از زمان ثبت اختراع رسمی قلیان اکسیژن یا در کشور می‌گذرد، ولی وزارت بهداشت اکنون تصمیم گرفته که دست به اجرای گسترده طرح آزمایشی برای بررسی این قلیان‌ها بزند. اما همزمان با انتشار خبر اجرای این طرح، اخباری مبنی بر عوارض استفاده از این نوع قلیان، غش کردن، خنده شدید و حتی مراجعه به بیمارستان و بستری افراد منتشر شد.
این موضوعات واکنش غلامرضا حیدری، مجری طرح مطالعاتی بررسی «قلیان اکسیژن» را بر انگیخت و او گفت: «مقدار گاز‌های اکسیژن و نیتروژن موجود در قلیان اکسیژن تنظیم شده و استاندارد است و حدود ۱۰ سال از زمان ثبت اختراع رسمی این دستگاه در کشور می‌گذرد. سهم اکسیژن از ترکیب گاز‌های به کار گرفته شده قلیان اکسیژن حدود ۸۰ درصد است و نیتروژن می‌تواند به میزان ۵ درصد به ترکیب گاز‌ها اضافه شود.» بهزاد، ولی زاده، رئیس دبیرخانه ستاد کشوری کنترل دخانیات وزارت بهداشت نیز در این باره می‌گوید: «این قلیان بعد از اینکه تاییدیه آن از سازمان غذا و دارو گرفته شد به‌عنوان تجهیزات پزشکی ثبت شده و در سازمان غذا و دارو استاندارد‌هایی برای آن در نظر گرفته شده است. در این وسیله از ترکیب گاز‌های اکسیژن و N ۲ O با رعایت حدود تعیین‌شده در سازمان غذا و دارو برای اطمینان از اینکه ضرری برای سلامتی افراد نداشته باشد، استفاده می‌شود.»
با وجود ارائه این توضیحات و تاکید مقام‌های وزارت بهداشت بر سالم و بی خطر بودن این نوع قلیان ها، هنوز، اما و اگر‌هایی درباره مصرف آن وجود دارد. برخی از کاربران این قلیان‌ها مدعی شده اند که پس از مصرف قلیان اکسیژن به خنده افتاده اند یا حالتی به آنان دست داده که عادی نبوده است؛ موضوعی که با نگرانی برخی پزشکان همراه شده است. ایرج خسرونیا، رئیس جامعه پزشکان متخصص داخلی ایران در این باره می‌گوید: «هر ترکیبی از مواد شیمیایی که از طریق سیگار، قلیان و حتی هوای آلوده وارد بدن می‌شود، ممکن است در آینده موجب سرطان یا سایر بیماری‌ها شود. معتقدم، وزارت بهداشت نباید به موضوع طرح مطالعاتی قلیان اکسیژن ورود داشته باشد. هر کار تحقیقاتی باید با رضایت افراد انجام شود و در وهله نخست روی نمونه حیوانی استفاده شده باشد. پس از اینکه مطالعات روی نمونه حیوانی انجام شد و مضر نبودن مورد آزمایش شده به اثبات رسید، می‌تواند طرح مطالعاتی روی نمونه انسانی انجام شود. انجام یک کار تحقیقاتی به طور مستقیم روی نمونه انسانی از منظر اخلاقی درست نیست. هنگامی که نسبت به انجام یک طرح تحقیقاتی اقدام می‌کنیم باید اخلاق پزشکی را در کانون توجه قرار دهیم. عوارض استفاده از قلیان اکسیژن هنوز مشخص نیست و این احتمال وجود دارد که عوارض ناشی از استعمال این قلیان طی یک ماه یا حتی چند سال آینده بروز کند. با توجه به اینکه عوارض استفاده از این قلیان نامشخص است اجرای این طرح مطالعاتی در ۱۰ استان یک کار اشتباه است.» با همه این‌ها و با وجود اظهارات مقام‌های وزارت بهداشت، به نظر می‌رسد تلاش‌ها برای اجرای گسترده طرح آزمایشی قلیان اکسیژن ادامه خواهد داشت.
جاده کندوان یک طرفه شد