تولید کم‌هزینه‌ گاز هیدروژن با استفاده از نانوکاتالیست

به گزارش شبکه خبری ICTPRESS به نقل از ستاد ویژه فناوری نانو، گاز هیدروژن در صنایع کلانی همچون صنعت پتروشیمی و همچنین صنایع کوچک‌تر نظیر کارخانه‌های تولید روغن خوراکی، مواد شوینده و چسب مورد نیاز است.
با وجود اینکه هیدروژن دومین عنصر فراوان در طبیعت است، اما به دلیل میل ترکیبی بالای آن، بصورت عنصری در دسترس نیست. هیدروژن را میتوان از سوختن مواد فسیلی نظیر زغال‌سنگ، نفت و گاز به دست آورد. امروزه فرآیندهای مختلف دیگری نیز برای تولید هیدروژن معرفی شده و مورد ارزیابی قرار گرفته‌است. با این وجود در حال حاضر 98 درصد از کل هیدروژن تولید شده در جهان از احتراق سوخت‌های فسیلی حاصل میشود.
محصولات تولید شده‌ ناشی از سوختن هیدروژن در حضور هوا و حرارت فقط آب است، بنابراین این گاز علاوه بر کاربردهای فراوانش در صنایع مختلف، میتواند بعنوان یک سوخت پاک مورد استفاده قرار بگیرد.
دکتر محمدحسن لقمانی، مجری طرح، گفت: هدف از انجام این طرح سنتز یک نانوکاتالیست کارآمد برای تسریع مؤثر واکنش تولید گاز هیدروژن بوده است.
این محقق در خصوص مزایای استفاده از این نانوکاتالیست گفت: «تولید هیدروژن به کمک نانوذرات موجب میشود نیاز به استفاده از منابع فسیلی مرتفع شود. همچنین ازآنجایی‌که ذخیره‌ گاز هیدروژن در سیلندر با خطر انفجار همراه است، استفاده از این روش شرایطی را فراهم میکند تا گاز هیدروژن در حین تولید در محل موردنظر همزمان مصرف شود.»
وی ادامه داد: «سدیم بوروهیدرید یک ماده‌ معدنی است که بیشترین مقدار هیدروژن را در بین هیدریدهای فلزی دارد. با استفاده از فرآیند هیدرولیز کاتالیستی میتوان گاز هیدروژن را از این ماده آزاد کرد. ازاین‌رو از نانوذرات کبالت بورید بعنوان کاتالیست در فرآیند هیدرولیز سدیم بوروهیدرید استفاده شده است. نانوذرات کبالت بورید بدلیل انرژی سطحی بالا تمایل دارند به شکل کلوخه تجمع یابند. در این طرح با استفاده از تری فنیل فسفین و یون‌های لانتانیم و زیرکونیم، نانوذرات کبالت بورید بدون تجمع سنتز شدند. استفاده از این نانوکاتالیست‌های پایدار شده موجب میشود بازده فرآیند هیدرولیز به بیش از 95 درصد افزایش یابد.»
در طرح حاضر نانوکاتالیست کبالت بورید در شرایط رفلاکس و در جو گاز آرگون سنتز شده و بمنظور پایدار کردن آن از تری فنیل فسفین استفاده شده است. در ادامه نانوذرات سنتز شده توسط روش‌های XRD، TEM، BET و ICP مشخصه یابی شدند. همچنین اثر یون‌های لانتانیم و زیرکونیم نیز بر مورفولوژی و اندازه‌ی ذرات و فعالیت کاتالیستی نانوکاتالیست سنتز شده مورد ارزیابی قرار گرفته است.
این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر محمدحسن لقمانی و دکتر عبدالله فلاح شجاعی-اعضای هیأت علمی دانشگاه گیلان- است.