هیدروژن سبز از زباله: پیشرفت تکنولوژی 'فاصله صفر' تولید سوخت پاک را تقویت می‌کند
دانشمندان موسسه تحقیقات انرژی کره (KIER) به یک پیشرفت بزرگ در تولید انرژی هیدروژن پاک دست یافته‌اند. تیم تحقیقاتی با موفقیت تکنولوژی نوآورانه 'فاصله صفر' برای سلول‌های زیست‌الکتروشیمیایی (BECs) را توسعه داده و تایید کرده است.
این تکنولوژی می‌تواند راه‌حلی برای تولید هیدروژن در مقیاس بزرگ و با هزینه پایین از زباله‌های آلی ارائه دهد. این پیشرفت دو چالش مهم را خطاب قرار می‌دهد: نیاز رو به رشد به منابع انرژی پاک و مدیریت موثر زباله‌های آلی.
دکتر جوا ایونجین، محقق اصلی می‌گوید: "این توسعه تکنولوژیکی نه تنها چالش‌های زیست‌محیطی و اقتصادی پردازش زباله‌های آلی در کره را خطاب قرار می‌دهد، بلکه یک پیشرفت مهم در تولید با کارایی بالای انرژی هیدروژن پاک محسوب می‌شود."
تکنولوژی BEC از قدرت میکروارگانیسم‌ها برای تبدیل زباله‌های آلی به سوخت ارزشمند هیدروژن استفاده می‌کند. میکروارگانیسم‌ها مواد آلی موجود در زباله را مصرف کرده و این فرآیند الکترون و یون‌های هیدروژن آزاد می‌کند که سپس برای تولید گاز هیدروژن ترکیب می‌شود.
BEC با محدودیت‌هایی روبرو است
این روش جایگزینی پایدارتر و کم‌هزینه‌تر برای روش‌های سنتی تولید هیدروژن ارائه می‌دهد که اغلب به سوخت‌های فسیلی وابسته هستند و کربن زیادی تولید می‌کنند.
این دانشمندان در یک اعلامیه مطبوعاتی گفتند: "با کار کردن در دماهای پایین و انتشار کربن دی اکسید کمتر، تکنولوژی BEC با اهداف جهانی کاهش کربن همسو است."
با این حال، با افزایش اندازه سیستم‌های BEC، مسیرهای طولانی‌تر برای واکنش‌های الکتروشیمیایی منجر به مقاومت داخلی بالاتر و کاهش کارایی می‌شود.
یک اعلامیه مطبوعاتی افزود: "این محدودیت مانع بزرگی برای تجاری‌سازی در مقیاس بزرگ است و تأکید بر نیاز به پیشرفت‌های بیشتر تکنولوژیکی برای بهبود کارایی و قابلیت مقیاس‌پذیری سیستم دارد."
تیم تحقیقاتی برای غلبه بر این محدودیت، تکنولوژی نوآورانه 'فاصله صفر' را معرفی کرده است. این طراحی نوآورانه فاصله بین الکترودها و جداکننده سلول را به حداقل می‌رساند و کارایی واکنش و انتقال الکترون را بهینه می‌کند.
خواندن اعلامیه مطبوعاتی: "این پیشرفت چالش‌های قدیمی افت قدرت در فرآیندهای مرسوم را حل کرده و یک مسیر تحول‌آمیز به سمت تولید هیدروژن در مقیاس بزرگ و مقرون‌به‌صرفه ارائه می‌دهد."
تأیید مؤثر بودن و موفقیت در مقیاس پایلوت
آنچه تکنولوژی فاصله‌صفر KIER را متمایز می‌کند، طراحی منحصر به فرد آن است که عملکرد یکسانی را حتی در سیستم‌های بزرگ تضمین می‌کند.
ساختارهای معمولی فاصله صفر اغلب با عدم تعادل فشار مواجه می‌شوند زیرا سیستم‌ها بزرگتر می‌شوند. این می‌تواند باعث ایجاد شکاف بین اجزا و کاهش کارایی شود. طراحی KIER این مشکل را رفع می‌کند و عملکرد بهینه را بدون توجه به اندازه سیستم حفظ می‌کند.
آزمون‌های سخت‌گیرانه‌ای که توسط آزمایشگاه کنترل کیفی کره (KTL) انجام شده، اثربخشی این تکنولوژی جدید را تأیید کرده است.
تیم توضیح داد: "فرآیند استفاده از سلول تازه توسعه داده شده ۱.۲ برابر بیشتر تولید هیدروژن و بیش از ۱.۸ برابران تولید الکترون نسبت به فرآیندهای قبلی تولید هیدروژن زیست‌الکتروشیمیایی داشته است."
عملکرد مشابه در آزمایش‌های در مقیاس پایلوت حفظ شده که یک قدم مهم به سمت اجرای در مقیاس بزرگ است.
این مدل می‌تواند به کشورهایی که به دنبال مدیریت پایدار زباله و راه‌حل‌های انرژی پاک هستند کمک کند.
دکتر ایونجین نتیجه‌گیری کرد: "تجاری‌سازی سلول زیست‌الکتروشیمیایی با عملکرد بالا که ما توسعه داده‌ایم انتظار می‌رود که کمک قابل توجهی به دستیابی به بی‌طرفی کربن و انتقال به جامعه مبتنی بر هیدروژن داشته باشد."
