نوآوری سبز برای انقلاب انرژی پاک
چین با خورشید، هیدروژن میسازد
پژوهشگران چینی موفق به توسعه یک سیستم خورشیدی نوآورانه شدهاند که فقط با استفاده از رطوبت هوا و نور خورشید، ۳۰۰ میلیلیتر هیدروژن سبز در ساعت تولید کند.
به گزارش پیچینو، هیدروژن به عنوان یکی از مهمترین سوختهای پاک شناخته میشود و ظرفیت بالایی برای تأمین انرژی صنایع، خودروها و سامانههای انرژی با حداقل انتشار کربن دارد. با وجود این، تولید پایدار هیدروژن همچنان یکی از بزرگترین چالشهای علمی و صنعتی به حساب میآید.
مشکل وابستگی هیدروژن سبز به آب خالص
بیشتر روشهای کنونی تولید هیدروژن سبز به آب با خلوص بالا نیاز دارند. به همین دلیل اجرای این فناوری در مناطق کمآب دشوار است. اما پژوهشگران چینی به رهبری پروفسور یین هواجی این مانع را پشت سر گذاشتهاند. در واقع این سیستم بهجای اتکا به منابع خارجی آب، رطوبت هوا را جذب و به سوخت پاک تبدیل میکند.
در این روش، دو فناوری کلیدی با یکدیگر ترکیب شدهاند:
جمعآوری آب اتمسفری (AWH) برای جذب رطوبت از هوا
الکترولیز غشای تبادل پروتون (PEMWE) برای تولید هیدروژن با بازدهی بالا
پژوهشگران برای جذب بهتر رطوبت از هوا، یک نوع ماده کربنی با ساختار متخلخل ساختهاند. این ماده ابتدا با روش قالبگیری و حرارتدهی تولید و سپس به گونهای اصلاح میشود که توانایی جذب آب آن بیشتر شود. پس از جذب رطوبت، گرمای خورشید باعث تبخیر آب میشود و بخار حاصل به دستگاهی مخصوص (الکترولایزر) فرستاده میشود تا از آن هیدروژن تولید شود.
عملکرد عالی در شرایط خشک
نتایج آزمایشگاهی نشان داد که این سیستم حتی در شرایط رطوبت پایین (۲۰ درصد) نیز عملکرد پایداری در جمعآوری و تبخیر آب دارد. میزان تولید هیدروژن در رطوبت ۴۰ درصد، به حدود ۳۰۰ میلیلیتر در ساعت رسید.
همچنین آزمایشها نشان داد که این فناوری از پایداری چرخهای بسیار خوبی برخوردار است و میتواند در طولانیمدت بدون افت کارایی فعالیت کند. آزمایشهای میدانی نیز نشان دادند که این سیستم میتواند تنها با انرژی خورشیدی و بدون هیچ منبع انرژی خارجی و بدون انتشار کربن، به طور مداوم هیدروژن سبز تولید کند.
فرصتی تازه برای مناطق کمآب
به گفته پژوهشگران، این دستاورد میتواند فرصتهای تازهای برای تولید هیدروژن در مناطقی فراهم کند که به آب دسترسی ندارند. این فناوری تنها با نور خورشید و رطوبت هوا، امکان تأمین سوخت پاک و پایدار را در مناطق خشک و دورافتاده به وجود میآورد.
این پروژه با حمایت بنیاد ملی علوم طبیعی چین انجام شد. یافتههای پژوهشگران در مجله Advanced Materials منتشر شده است.
مشکل وابستگی هیدروژن سبز به آب خالص
بیشتر روشهای کنونی تولید هیدروژن سبز به آب با خلوص بالا نیاز دارند. به همین دلیل اجرای این فناوری در مناطق کمآب دشوار است. اما پژوهشگران چینی به رهبری پروفسور یین هواجی این مانع را پشت سر گذاشتهاند. در واقع این سیستم بهجای اتکا به منابع خارجی آب، رطوبت هوا را جذب و به سوخت پاک تبدیل میکند.
در این روش، دو فناوری کلیدی با یکدیگر ترکیب شدهاند:
جمعآوری آب اتمسفری (AWH) برای جذب رطوبت از هوا
الکترولیز غشای تبادل پروتون (PEMWE) برای تولید هیدروژن با بازدهی بالا
پژوهشگران برای جذب بهتر رطوبت از هوا، یک نوع ماده کربنی با ساختار متخلخل ساختهاند. این ماده ابتدا با روش قالبگیری و حرارتدهی تولید و سپس به گونهای اصلاح میشود که توانایی جذب آب آن بیشتر شود. پس از جذب رطوبت، گرمای خورشید باعث تبخیر آب میشود و بخار حاصل به دستگاهی مخصوص (الکترولایزر) فرستاده میشود تا از آن هیدروژن تولید شود.
عملکرد عالی در شرایط خشک
نتایج آزمایشگاهی نشان داد که این سیستم حتی در شرایط رطوبت پایین (۲۰ درصد) نیز عملکرد پایداری در جمعآوری و تبخیر آب دارد. میزان تولید هیدروژن در رطوبت ۴۰ درصد، به حدود ۳۰۰ میلیلیتر در ساعت رسید.
همچنین آزمایشها نشان داد که این فناوری از پایداری چرخهای بسیار خوبی برخوردار است و میتواند در طولانیمدت بدون افت کارایی فعالیت کند. آزمایشهای میدانی نیز نشان دادند که این سیستم میتواند تنها با انرژی خورشیدی و بدون هیچ منبع انرژی خارجی و بدون انتشار کربن، به طور مداوم هیدروژن سبز تولید کند.
فرصتی تازه برای مناطق کمآب
به گفته پژوهشگران، این دستاورد میتواند فرصتهای تازهای برای تولید هیدروژن در مناطقی فراهم کند که به آب دسترسی ندارند. این فناوری تنها با نور خورشید و رطوبت هوا، امکان تأمین سوخت پاک و پایدار را در مناطق خشک و دورافتاده به وجود میآورد.
این پروژه با حمایت بنیاد ملی علوم طبیعی چین انجام شد. یافتههای پژوهشگران در مجله Advanced Materials منتشر شده است.
