نقاط کوانتومی و نور خورشید، کلید دستیابی به انرژی پاک هیدروژن

دانشمندان روش جدیدی برای تولید هیدروژن یافته اند که روشی پاک و بدون کربن است و شانس تبدیل این ماده به یک سوخت پایدار را به شدت افزایش می دهد.

گویا آی تی – در این تکنیک، با استفاده از زیست توده اصلاح نشده ی هیدروژن، نور خورشید و نانوذرات خاصی که نقاط کوانتومی نامیده می شوند (به عنوان کاتالیزور)، هیدروژن تولید می شود. در این روش، حرارت (و البته انرژی) زیادی که معمولا برای تولید سوخت از زیست توده ها لازم است، نیاز نیست.
به گفته تیم تحقیقاتی دانشگاه کمبریج، به کارگیری حرارت و انرژی کمتر در فرآیند تبدیل، به معنی نیاز کمتر به استفاده از منابع زمین است. به این ترتیب، نیازی به مواد شیمیایی آلوده کننده محیط زیست نبوده و تعداد روش های استفاده از هیدروژن هم افزایش می یابد.
به گفته یکی از این محققان، اروین ریزنر، “فناوری تولید هیدروژن با انرژی نور خورشید، بسیار هیجان انگیز است. زیرا این فناوری ما را قادر می سازد در شرایط محیطی، از زیست توده های فرآوری نشده، هیدروژن تولید کنیم”.

“این تکنیک، یک جایگزین جدید و مناسب برای روش هایی است که در دماهای بالا و با استفاده از سایر ابزارهای تجدید پذیر، به تولید هیدروژن می پرداختند”.
پتانسیل هیدروژن به عنوان یک سوخت پاک و تجدیدپذیر، بسیار بالاست. تنها پسماند حاصل از سوخت هیدروژن در خودروها، آب است. اما دانشمندان همچنان در تلاش اند تا بتوانند روش تولید هیدروژن با استفاده از کمترین منابع ممکن را بیابند.
کلید دستیابی به این روش، استفاده از زیست توده هایی ( مواد ارگانیکی) مانند لیگنوسلولز است که حاوی فیبرهای بسیار کوچک می باشد. این فیبرها از درخت ها و گیاهان در برابر ساییدگی و شکاف محافظت می کنند.

امروزه لینگوسلولزها به عنوان یک منبع خوب برای سوخت های زیستی شناخته می شوند. محققان موفق شده اند فرآیند تبدیل آن را با استفاده از نقاط کوانتومی بهبود بخشند. نقاط کوانتومی کادمیوم سولفید که در آب قلیایی معلق می شوند، در این مورد کاربرد ویژه ای دارند.
این ذرات بسیار کوچک با نور خورشید واکنش می دهند تا مجموعه های پیچیده ای از واکنش های شیمیایی را به راه اندازند. در نهایت، اتم های موجود در محلول آب و زیست توده مجددا مرتب می شوند تا سوخت هیدروژن و مواد شیمیایی ارگانیک دیگری از جمله اسید فرمیک و کربنات را شکل دهند. گاز هیدروژن از محلول خارج شده و جمع آوری می شود تا برای کاربردهای مختلف، مانند تامین انرژی خودروها در آینده، آماده گردد.

این تیم تحقیقاتی از انواع مختلف زیست توده ها، از جمله چوب، کاغذ و برگ درختان نیز نتایج مثبتی به دست آورده و می گوید از این روش ابداعی خود می تواند در پروژه های بزرگ مقیاس و کوچک مقیاس به یک اندازه بهره ببرد. این روش، چند منظوره و در عین حال سازگار با محیط زیست می باشد.
البته قرن هاست که زیست توده ها به عنوان سوخت به کار می روند، اما تکنیک های مدرنی که در این تحقیق و سایر تحقیقات به کار رفته، می توانند زیست توده ها را برای تکنولوژی قرن ۲۱ آماده سازند.

یکی از اعضای این تیم تحقیقاتی، دیوید واکرلی، می گوید “در زیست توده های خام انرژی شیمیایی بسیار زیادی ذخیره شده، اما آنها فرآوری نشده اند، به همین دلیل نمی توانید انتظار داشته باشید که در حالت خام در ماشین آلات پیچیده ای مانند موتور خودروها کار کنند”.
“سیستم ما قادر است ساختارهای طولانی و کثیفی که زیست توده ها را می سازند، به گاز هیدروژن تبدیل کند؛ چیزی که خیلی مفیدتر از مواد اولیه است. با این سیستم می توانیم مواد ارگانیک را در معرض نور خورشید قرار دهیم و به راحتی سوخت هیدروژن تولید کنیم”. یافته های این تحقیق در نشریه انرژی طبیعت (Nature Energy) منتشر شده اند.