🔺 تولید مستقیم هیدروژن پاک از نور خورشید: رویکردی نوین در توسعه سوخت‌های خورشیدی

🔹 پژوهشگران دانشگاه ایالتی اورگن با طراحی دسته‌ای نوآورانه از مواد پیشرفته، روشی کم‌هزینه و کارآمد برای تجزیه مستقیم آب به هیدروژن با استفاده از تابش خورشید ابداع کرده‌اند. این دستاورد که در ژورنال معتبر انجمن شیمی آمریکا (JACS) منتشر شده، می‌تواند گامی کلیدی به سوی تجاری‌سازی هیدروژن سبز و حذف سوخت‌های فسیلی در صنایع سنگین باشد.

❕ چارچوب‌های فلز-آلی (MOF) و فوتوکاتالیست‌ها چگونه کار می‌کنند؟
چارچوب‌های فلز-آلی موادی بلورین و متخلخل هستند که مانند ساختمانی از اتصال یون‌های فلزی به مولکول‌های آلی ساخته می‌شوند و حفرات بی‌شمار نانومتری دارند. هنگامی که یک ماده نقش «فوتوکاتالیست» را بازی می‌کند، با جذب فوتون‌های نور، انرژی لازم برای شکستن پیوندهای شیمیایی را بدون مصرف شدن خود فراهم می‌آورد. در این پژوهش، ماده جدید موسوم به BVR-19 در دمای اتاق و درون آب سنتز می‌شود و بر خلاف سامانه‌های رایج، هیچ نیازی به افزودن فلزات فوق‌العاده گران‌بها نظیر پلاتین به عنوان کاتالیزور کمکی ندارد.

🔹 در حال حاضر روش مرسوم برای تولید هیدروژن پاک، استفاده از فرآیند الکترولیز به کمک برق تولیدی پنل‌های خورشیدی است. اما در ساختار جدید، پیوندهای گوگردی در بخش آلی این اسکلت بلورین با جذب مستقیم نور شکسته شده و بار الکتریکی لازم برای شکافت مولکول آب را تامین می‌کنند؛ فرآیندی که آب را بدون نیاز به جریان برق خارجی، مستقیماً به گاز هیدروژن بدل می‌سازد.

❕ چالش اقتصادی: هیدروژن آلاینده در برابر هیدروژن سبز
بیش از ۹۵ درصد هیدروژن صنعتی کنونی از طریق فرآیند «اصلاح گاز طبیعی با بخار آب» به دست می‌آید که به ازای هر کیلوگرم تنها ۱.۵ دلار هزینه دارد، اما مقادیر هنگفتی دی‌اکسید کربن وارد هوا می‌کند. در مقابل، هزینه تولید هیدروژن سبز با فناوری‌های امروزی حدود ۵ دلار در هر کیلوگرم است. ابداع کاتالیزورهای نوری مبتنی بر فلزات فراوان و ارزان‌قیمت مانند روی، راهکاری موثر برای نزدیک کردن بهای هیدروژن پاک به سوخت‌های فسیلی است.

🔹 برخلاف ادعاهای اغراق‌آمیز برخی رسانه‌ها، این نوآوری جایگزینی برای پنل‌های خورشیدی مولد برق نیست، بلکه مکمل قدرتمند آن‌ها در شاخه «سوخت‌های خورشیدی» است؛ مسیری که می‌تواند ذخیره طولانی‌مدت انرژی خورشیدی و سوخت‌رسانی بدون کربن به پیل‌های سوختی، کشتی‌ها و صنایع شیمیایی را مقرون‌به‌صرفه کند.

[منبع]
🆔 @Science_Focus
#انرژی_پاک #شیمی #هیدروژن_سبز #فناوری_نانو #تغییرات_اقلیمی #محیط_زیست