به گزارش ایسنا، هیدروژن به عنوان یکی از منابع انرژی آینده، پتانسیل بالایی برای جایگزینی سوخت‌های فسیلی دارد. اما چالش اصلی، تولید این سوخت بدون آسیب به محیط‌زیست است. در حال حاضر، بیشتر هیدروژن مورد استفاده از گاز طبیعی به دست می‌آید که همچنان به استفاده از سوخت‌های فسیلی وابسته است. تولید هیدروژن از آب با استفاده از انرژی خورشید می‌تواند راه‌حلی اساسی برای کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای باشد. اما این فناوری تاکنون محدود به آزمایشگاه بوده و پیاده‌سازی آن در مقیاس بزرگ دشوار بوده است.

به دلیل نیاز به کاهش آلودگی محیط‌زیست و یافتن منابع انرژی تجدیدپذیر، تحقیق در این زمینه اهمیت فراوانی دارد. انرژی خورشید به‌عنوان منبعی پایدار و فراوان، گزینه‌ای ایده‌آل برای تبدیل مستقیم نور به انرژی شیمیایی محسوب می‌شود. استفاده از آب و نور خورشید برای تولید هیدروژن، نه تنها منجر به کاهش مصرف گازهای فسیلی می‌شود، بلکه سوختی پاک و قابل‌حمل برای استفاده در صنایع مختلف فراهم می‌کند.

تیمی از دانشمندان ژاپنی به رهبری پروفسور کازوناری دومن و دکتر تاکاشی هیساتومی از دانشگاه شینشو، تحقیقی گسترده در این زمینه انجام داده‌اند. این پژوهش به تولید ورقه‌های فتوکاتالیستی ساده و ارزان منجر شده که توانایی شکافتن آب به هیدروژن و اکسیژن با کمک نور خورشید را دارند. آن‌ها همچنین نمونه‌ای اولیه از یک رآکتور ۱۰۰ متری را طراحی و آزمایش کرده‌اند که در شرایط طبیعی عملکرد موفقیت‌آمیزی داشته است.

در این روش، از فتوکاتالیست‌ها برای تسریع واکنش‌های شیمیایی استفاده می‌شود. در سیستم یک‌مرحله‌ای، نور خورشید باعث جداسازی آب به هیدروژن و اکسیژن می‌شود، اما کارایی آن پایین است. در مقابل، سیستم‌های دومرحله‌ای کارآمدتر هستند و از دو فتوکاتالیست جداگانه برای تولید هیدروژن و اکسیژن بهره می‌برند.

یکی از چالش‌های بزرگ این روش، جلوگیری از خطر انفجار اکسی‌هیدروژن تولیدی است که پژوهشگران با طراحی‌های ایمن این مشکل را مدیریت کرده‌اند.

یافته‌های این تیم نشان دادند که رآکتور طراحی‌شده در شرایط نور طبیعی عملکرد بهتری نسبت به نور شبیه‌سازی‌شده آزمایشگاهی داشته است. کارایی این سیستم، هرچند هنوز حدود ۱ درصد است، اما ظرفیت افزایش تا ۵ درصد را دارد که نقطه عطفی در توسعه این فناوری خواهد بود.

توسعه این فناوری می‌تواند راه را برای تولید انبوه هیدروژن و استفاده از آن به‌عنوان منبع انرژی باز کند. برای رسیدن به این هدف، پژوهشگران به تحقیقات بیشتری در زمینه بهبود مواد فتوکاتالیستی و افزایش کارایی سیستم نیاز دارند. همچنین ایجاد استانداردها و مقررات ایمنی برای توسعه این فناوری ضروری است.

این پژوهش که در نشریه معتبر Frontiers in Science منتشر شده، توجه جامعه علمی و صنعت را به خود جلب کرده است. دانشگاه شینشوی ژاپن به‌عنوان بستر اصلی این تحقیق، نقش مهمی در پیشبرد این فناوری داشته است.

انتهای پیام