گام تازه چین در انرژی پاک؛ تولید هیدروژن سبز از رطوبت هوا با انرژی خورشید

محققان در چین یک سامانه خورشیدی توسعه داده‌اند که می‌تواند هیدروژن پاک را به طور مستقیم از رطوبت هوا تولید کند.

کد خبر: ۱۳۰۷۶۸۳

يکشنبه - ۳۰ شهريور ۱۴۰۴ / September 21, 2025

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، محققان در چین یک سامانه خورشیدی توسعه داده‌اند که می‌تواند هیدروژن پاک را به طور مستقیم از رطوبت هوا تولید کند.

این تیم به رهبری پروفسور یین هواجی (YIN Huajie) در موسسه علوم فیزیکی هفی (Hefei) در آکادمی علوم چین، یک سامانه خودپایدار ایجاد کرده‌اند که به آب یا انرژی خارجی نیاز ندارد.

هیدروژن یکی از مهم‌ترین سوخت‌های پاک برای آینده محسوب می‌شود. این سوخت، پتانسیل تأمین انرژی صنایع، وسایل نقلیه و سامانه‌های انرژی با حداقل انتشار کربن را دارد. با این حال، تولید هیدروژن به روشی پایدار همچنان یک چالش بزرگ است.

اکثر روش‌های فعلی برای تولید هیدروژن پاک یا سبز، به آب با خلوص بالا وابسته هستند. این نیاز، اجرای تولید هیدروژن را در مناطقی که آب کمیاب است، دشوار می‌کند.

سامانه جدیدی که توسط محققان چینی توسعه داده شده است، به روشی بدیع به این مشکل می‌پردازد و به جای تکیه بر منابع آب خارجی، رطوبت را مستقیماً از هوا جذب می‌کند. این سامانه با جذب آب از جو، تولید هیدروژن را حتی در محیط‌های خشک نیز امکان‌پذیر می‌سازد. این رویکرد، دریچه‌ای به سوی تولید پایدار هیدروژن در مناطقی که قبلاً قادر به پشتیبانی از آن نبودند، می‌گشاید.

ترکیب جذب آب و الکترولیز

این رویکرد جدید، دو فناوری جذب آب از جو و الکترولیز غشای تبادل پروتون (PEMWE) را با هم ترکیب می‌کند که یکی از روش‌های اصلی تولید هیدروژن سبز است، زیرا بسیار کارآمد است و هیدروژن خالص تولید می‌کند. با این حال، معمولاً به مقادیر زیادی آب تصفیه شده نیاز دارد.

محققان برای غلبه بر این محدودیت از جذب آب از جو (AWH) برای جذب رطوبت از هوا استفاده کردند. این سامانه از یک ماده کربنی متخلخل سلسله مراتبی با طراحی ویژه استفاده می‌کند که آب را به طور مؤثر جذب می‌کند.

سپس گرمای خورشید آب جمع‌آوری شده را تبخیر می‌کند که مستقیماً به یک الکترولیزور سفارشی برای تولید هیدروژن تغذیه می‌شود. کربن متخلخل با استفاده از سنتز قالب و کلسیناسیون ساخته می‌شود و سپس برای بهبود توانایی آن در جذب آب تصفیه می‌شود.

عملکرد بالا حتی در شرایط خشک

این سامانه نتایج چشمگیری را در آزمایش‌های آزمایشگاهی نشان داد. حتی در شرایط رطوبت کم تا ۲۰ درصد جمع‌آوری و تبخیر آب پایدار را حفظ کرد. وقتی رطوبت ۴۰ درصد بود نیز این سامانه به نرخ تولید هیدروژن نزدیک به ۳۰۰ میلی‌لیتر در ساعت دست یافت.

همچنین پایداری چرخه عالی را نشان داد، به این معنی که می‌تواند در مدت زمان طولانی بدون خرابی با اطمینان کار کند.

آزمایش‌های میدانی تأیید کردند که این سامانه می‌تواند به طور مداوم هیدروژن سبز را تنها با استفاده از انرژی خورشیدی تولید کند و نیازی به هیچ منبع انرژی خارجی ندارد. همچنین این فرآیند هیچ انتشار کربنی ندارد. این امر آن را به روشی کاملاً تمیز و پایدار برای تولید هیدروژن تبدیل می‌کند.

چاره‌ای برای مناطق کم‌آب

محققان می‌گویند این نوآوری، فرصت‌های جدیدی را برای تولید هیدروژن سبز در مناطقی که آب کمیاب است، فراهم می‌کند. این سامانه تنها با استفاده از نور خورشید و رطوبت هوا می‌تواند یک منبع سوخت قابل اعتماد و سازگار با محیط زیست برای مناطق دورافتاده یا خشک فراهم کند.

این پروژه توسط بنیاد ملی علوم طبیعی چین و برنامه نوآوری مشترک مرکز علوم «هفی» پشتیبانی شده است.

این تیم امیدوار است که طراحی آنها بتواند الهام‌بخش راه‌های جدیدی برای گسترش تولید هیدروژن در سراسر جهان و در عین حال کاهش وابستگی به آب و برق باشد.

این مطالعه در مجله Advanced Materials منتشر شده است.