طراحی کاتالیستی برای تولید هیدروژن سبز با استفاده از نور

محققان دانشگاه رایس کاتالیزور جدیدی ساختند که می‌تواند به جای گرما، از نور استفاده می‌کند تا هیدروژن سبز تولید کند.

کد خبر: ۱۱۹۴۴۶۹

يکشنبه - ۲۷ آبان ۱۴۰۳ / November 17, 2024

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو؛ به نقل از ستاد نانو هیدروژن، یک کالای انرژی تمیز، قدرتمند و همه کاره است که می‌تواند در انتقال به یک اکوسیستم انرژی پایدار بسیار مهم باشد.

با این حال، فرآیند شیمیایی برای تولید هیدروژن به طور قابل توجهی به انتشار گاز‌های گلخانه‌ای منجر می‌شود. برای مقابله با این مشکل، محققان دانشگاه رایس کاتالیزوری ایجاد کرده اند که می‌تواند با استفاده از نور به جای گرما، رفورمینگ بخار متان (SMR) را انجام دهد بدون این که گاز گلخانه‌ای ایجاد شود.

SMR یک واکنش شیمیایی است که باعث ایجاد هیدروژن و مونوکسید کربن از گاز طبیعی و سایر منابع متان می‌شود.

این تحقیق می‌تواند برای طولانی شدن طول عمر کاتالیزور، افزایش کارآیی و کاهش هزینه‌ها در فرآیند‌های مختلف صنعتی تحت تأثیر کک، موثر باشد.

فتوکاتالیست جدید مس-رادیوم دارای طراحی آنتن-راکتور است که متان و بخار آب را تجزیه می‌کند بدون اینکه در هنگام قرار گرفتن در معرض طول موج خاص نور، به گرمایش خارجی نیاز داشته باشد.

این فرآیند باعث ایجاد هیدروژن و مونوکسید کربن می‌شود که مواد اولیه با ارزش برای صنعت شیمیایی هستند و به انتشار گاز‌های گلخانه‌ای منجر نمی‌شود.

پیتر نوردلندر از محققان این پروژه گفت: «این یکی از تأثیرگذارترین یافته‌های ما تاکنون است، زیرا جایگزین بهبود یافته‌ای برای آنچه که احتمالاً مهمترین واکنش شیمیایی برای جامعه مدرن است، ارائه می‌دهد. ما یک روش کاملاً جدید و بسیار پایدار برای انجام SMR ایجاد کردیم.»

این مسیر واکنش SMR جدید از کشف ۲۰۱۱ در آزمایشگاه‌های هالاس و نوردلندر در دانشگاه رایس استفاده می‌کند. آنها دریافتند که پلاسمون‌ها، نوسانات الکترون در نانوذرات فلزی در هنگام قرار گرفتن در معرض نور، می‌توانند “حامل‌های داغ” را منتشر کنند. این حامل‌ها الکترون‌ها و حفره‌های با انرژی بالا هستند که می‌توانند واکنش‌های شیمیایی را هدایت کنند. این سیستم کاتالیزوری جدید از نانوذرات مس به عنوان آنتن‌های برداشت انرژی استفاده می‌کند.

از آنجا که سطح پلاسمونی نانوذرات مس با متان به خوبی پیوند نمی‌خورد، اتم‌های رادیوم به عنوان سایت‌های واکنش به این کاتالیست اضافه می‌شوند.

هالاس می‌گوید: «این تحقیق پتانسیل فتوشیمیایی نوآورانه برای تغییر شکل فرآیند‌های مهم صنعتی نشان می‌دهد و ما را به آینده انرژی پایدار محیط زیست نزدیکتر می‌کند.»