تولید هیدروژن در دقایق: فناوری مایکروویو انرژی پاک را سریع‌تر ارائه می‌دهد
دانشمندان فناوری پیشگامی را توسعه داده‌اند که محدودیت‌های کلیدی در تولید هیدروژن پاک با استفاده از مایکروویوها را مرتفع کرده است. تیمی بین‌رشته‌ای در دانشگاه علم و فناوری پوهانگ (POSTECH) موفق به توضیح مکانیسم پایه‌ای این فرآیند نوآورانه شدند. یافته‌های آنها قدمی تحول‌آفرین در پیگیری انرژی پایدار است.
دانشمندان تأکید کردند که فناوری‌های موجود تولید هیدروژن با موانع قابل توجهی روبرو هستند. روش‌های ترموشیمیایی سنتی، که بر اساس اکسیداسیون-کاهش اکسیدهای فلزی استوارند، به دماهای بسیار بالایی تا ۱۵۰۰ درجه سانتی‌گراد (۲۷۳۲ درجه فارنهایت) نیاز دارند. به گفته پژوهشگران، این روش‌ها نه تنها انرژی‌بر و پرهزینه هستند بلکه مقیاس‌پذیری آنها چالش‌برانگیز است و کاربرد عملی آنها را محدود می‌کند.
مایکروویوها واکنش‌های شیمیایی را به طور مؤثر پیش می‌برند
برای حل این چالش‌ها، دانشمندان از انرژی "مایکروویو"، همان منبعی که در مایکروویوهای خانگی استفاده می‌شود، استفاده کردند. در حالی که معمولاً مایکروویوها با گرم کردن غذا شناخته می‌شوند، اما می‌توانند واکنش‌های شیمیایی را نیز به‌طور مؤثر پیش برند.
دانشمندان نشان دادند که انرژی مایکروویو می‌تواند دمای کاهش سریم اکسید غنی‌شده با Gd (CeO2) — یک ماده‌ی مرجع برای تولید هیدروژن — را به زیر ۶۰۰ درجه سانتی‌گراد (۱۱۱۲ درجه فارنهایت) برساند و نیاز دمایی را بیش از ۶۰ درصد کاهش دهد. به طور شگفت‌انگیز، مشخص شد که انرژی مایکروویو تا ۷۵ درصد از انرژی حرارتی لازم برای واکنش را جایگزین می‌کند که به گفته یک
بیانیه مطبوعاتی
، پیشرفتی برای تولید هیدروژن پایدار است.
تحقیق می‌تواند قابلیت تجاری تولید هیدروژن را متحول کند
"این تحقیق قابلیت تحول در قابلیت تجاری فناوری‌های تولید هیدروژن ترموشیمیایی را دارد. همچنین راه را برای توسعه مواد جدیدی که برای فرآیندهای شیمیایی با مایکروویو بهینه‌سازی شده‌اند هموار می‌کند،" گفت پرفسور هیونگیو جین از POSTECH.
"معرفی یک مکانیسم جدید به وسیله مایکروویوها و غلبه بر محدودیت‌های فرآیندهای موجود، دستاوردهای عمده‌ای است که با همکاری نزدیک بین‌رشته‌ای تیم تحقیقاتی ما ممکن شده است."
تولید هیدروژن به کمک مایکروویوها یک فناوری نویدبخش است
پژوهشگران معتقدند که تولید هیدروژن به کمک مایکروویوها یک فناوری نویدبخش است و قابلیت تجزیه اقتصادی H2O به H2 را دارد.
به عنوان پوستری در کاور داخلی مجله شیمی مواد منتشر شده،
مطالعه
ادعا می‌کند که پتانسیل این فناوری به پارامتر f
r
که نشان‌دهنده کسری از انرژی مایکروویو است که مستقیماً به واکنش کاهش اکسیدهای فلزی با استخراج اکسیژن ساختاری کمک می‌کند، بستگی دارد.
پژوهشگران نشان دادند که یافته‌ها نشان‌دهنده این است که انرژی مایکروویو به تشکیل نقص‌ها تحت شرایط آرام شده (دمای پایین‌تر و P(O2) بالاتر) با زمان کوتاه‌تر در مقایسه با کاهش حرارتی سنتی به طور قابل توجهی کمک می‌کند.
"مطالعه ما اهمیت fr در کاهش به کمک مایکروویو را تأیید می‌کند و بینش ترمودینامیکی جدیدی از تعامل بین نقص‌ها و میدان‌های مایکروویو در سریم غنی‌شده ارائه می‌دهد،" به گفته پژوهشگران.
آنها همچنین برجسته کردند که پیشرفت مهم دیگر در ایجاد "فاصله‌های اکسیژنی" نهفته است، که نقایص در ساختار ماده هستند و برای تجزیه آب به هیدروژن ضروری‌اند. به گفته پژوهشگران، روش‌های مرسوم عمدتاً ساعت‌ها در دماهای بسیار بالا طول می‌کشند تا این فاصله‌ها را ایجاد کنند.
دانشمندان با استفاده از فناوری مایکروویو در مدت زمانی کوتاه، نتایج مشابهی را در دماهای زیر ۶۰۰ درجه سانتی‌گراد (۱۱۱۲ درجه فارنهایت) کسب کردند. این فرآیند سریع با مدل ترمودینامیکی بیشتر تأیید شد که بینش‌های ارزشمندی از مکانیسم زیرساختی واکنش مایکروویو ارائه داد، بر اساس این مطالعه.
