به نقل از «ایرنا»

استفاده از فناوری نانو در ساخت پیل سوختی

تاریخ انتشار: ۲ آبان ۱۳۹۶ | کد خبر: ۱۵۲۱۶۵۰۸

تهران- ایرنا-محققان دانشگاه علم و صنعت ایران نانوکاتالیست‌هایی را سنتز کرده‌اند که می‌تواند هزینه ساخت پیل‌های سوختی را تا حد قابل قبولی کاهش دهد. در ساخت این نانوکاتالیست از پلاتین هیچ استفاده‌ای نشده، اما توانسته به فعالیت قابل قبولی نسبت به کاتالیست‌های پلاتینی رایج و مرسوم دست پیدا کند.

به گزارش روز سه شنبه گروه علمی ایرنا از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو ریاست جمهوری، برای صنعتی شدن پیل‌های سوختی، به عنوان یک انرژی پایدار، مسئله‌ اقتصادی در تولید این نوع سیستم‌ها باید بهینه‌سازی شود.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

عموماً در ساخت این پیل‌ها، از فلز گران‌قیمت و کمیاب پلاتین استفاده می‌شود که حدود سی درصد کل هزینه‌های پیل سوختی را به خود اختصاص می‌دهد.
به گفته‌ حسنا قنبرلو محقق دانشگاه علم و صنعت ایران، این کار تحقیقاتی با هدف کاهش هزینه‌ها در پیل‌های سوختی دما پایین که در حوزه انرژی‌های تجدید پذیر شناخته شده هستند، صورت گرفته است.
وی پیشنهاد این طرح برای حل دستیابی به این هدف را چنین عنوان کرد: راهکار کاربرد پیل‌های سوختی در صنعت، استفاده از کاتالیست‌های عاری از پلاتین است. البته این کاتالیست‌ها باید با داشتن فعالیتی برابر یا بیشتر از پلاتین و همچنین پایداری و طول عمر مناسب، بتوانند در رقابت با عملکرد پلاتین پیشی بگیرند.
قنبرلو در ادامه افزود: از جمله مواد نانوساختاری که تاکنون توانسته‌اند چنین عملکردی داشته باشند، نانوساختارهای نیتروژن‌دهی شده مثل گرافن و نانولوله‌های کربنی هستند که در ترکیب با فلزات ارزان قیمت استفاده می‌شوند. به همین دلیل در پروژه‌ حاضر کاتالیست پایه گرافنی نیتروژن دهی شده توسط یک روش سولووترمال سنتز شد و فلزات آهن و کبالت روی این پایه‌ نانوساختار توسط روش پلی یول ته نشین سازی شدند. این روش ته نشین سازی، موجب پخش بهینه‌ نانوذرات روی پایه کربنی نسبت به روش‌های مرسوم شده که خود نقش زیادی در افزایش فعالیت کاتالیست سنتز شده دارد.
وی با اشاره به این که دلیل استفاده از پلاتین واکنش کند احیای اکسیژن در الکترود کاتد پیل‌های سوختی پلیمری است، عنوان کرد: ما در این طرح به کمک نانوکاتالیست سنتز شده توانستیم با وجود حذف فلز پلاتین، به یک فعالیت قابل قبول برای انجام واکنش احیای اکسیژن در الکترود کاتد پیل سوختی برسیم. هم چنین به دلیل اینکه هم در بخش سنتز پایه گرافنی نیتروژن دهی شده و هم ته نشین سازی فلزات از روش‌های ساده و کم هزینه استفاده شده، هزینه‌های تولید نانوکاتالیست نیز تا حد زیادی کاهش یافته است. علاوه بر آن، نانوکاتالیست سنتز شده دارای پایداری خیلی بیشتری نسبت به کاتالیست‌های پلاتینی رایج است که سریعاً در الکترولیت حل می‌شوند. از طرفی این نانوکاتالیست در برابر عبور سوخت انعطاف بالایی از خود نشان می‌دهد و مشکل مسمومیت با منوکسید کربن و اختلال در اثر عبور سوخت و متانول را ندارد.

دانشجوی دکترای مهندسی شیمی دانشگاه علم و صنعت ایران تصریح کرد: پیل‌های سوختی دما پایین (مثل پیل سوختی غشای تبادل پروتون) در صنعت حمل و نقل و صنعت خودرو کاربرد دارند. این منابع انرژی که از سوخت هیدروژن استفاده می‌کنند، پایدار هستند و تا زمانی که تأمین سوخت برای این سیستم‌ها انجام شود، می‌توانند انرژی الکتریکی مورد نیاز خودرو و سایر وسایل الکترونیکی قابل حمل و نقل را تأمین کنند. لازم به ذکر است که فناوری انرژی پیل سوختی جزو انرژی‌های پاک و تجدید پذیر به شمار می‌رود و در صورت استفاده از آن در صنعت خودرو، آلاینده‌های زیست محیطی به شدت کاهش می یابند.
در این طرح آزمون‌های تعیین مشخصات الکتروشیمیایی در سیستم سه الکترودی، شامل آزمون‌های ولتامتری چرخه‌ای، ولتامتری خطی روبشی و آزمایش‌های کرونوآمپرومتری و امپدانس الکتروشیمیایی استفاده شده است.طول عمر و پایداری بالاتر نسبت به کاتالیست‌های پلاتینی رایج از دیگر مزیت‌های این گونه از پیل های سوختی است.
حسنا قنبرلو- دانشجوی دکترای مهندسی شیمی دانشگاه علم و صنعت ایران- دکتر سوسن روشن ضمیر- عضو هیأت علمی دانشگاه علم و صنعت و ایران- در انجام این طرح فعالیت داشته‌اند. نتایج این کار در مجله‌Journal of Power Sources با ضریب تأثیر 6/1 (جلد 273، سال 2015، صفحات 981 تا 989 ) به چاپ رسیده است.
علمی**1023**1440
تنظیم:ابوالقاسم تیموری** انتشار: گلشن

منبع: ایرنا

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.irna.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «ایرنا» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۱۵۲۱۶۵۰۸ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

چه فناوری‌های نوینی در صنعت کشاورزی به کار گرفته می‌شود؟

دنیای فناوری کشاورزی یا همان تکنوکشاورزی به سرعت در حال تغییر و تحول است، آمیختن فناوری با این مقوله موجب شده که امور سخت کشاورزی به شیوه‌ی خودکار انجام شوند و کشاورزان دانش و بینش وسیع‌تری در خصوص محصولات خود به دست آورند.

به گزارش خبرگزاری ایمنا، انتظار می‌رود جمعیت جهان در سال ۲۰۵۰ به ۹ میلیارد تن برسد. به دنبال افزایش قابل ملاحظه تقاضا باید تولیدات کشاورزی نیز افزایش یابد. این نیاز موجب شده کشاورزان به رباتیک به عنوان یک راهکار نگاه کنند. رباتیک به صنایع گوناگون رخنه کرده، خدمات پشتیبانی، تولید، بسته‌بندی و حمل و نقل صنایعی هستند که به زودی کارکنان رباتیک بیشتری را به‌کار می‌گیرند. پیشرفت‌های جدید در هوش مصنوعی و رباتیک موجب شده کشاورزی رباتیک با نوآوری منفجر شود. رباتیک به کشاورزان اجازه می‌دهد در مدیریت محصولات کارآمدتر باشند.

اولین و مهم‌ترین مورد از جدیدترین تکنولوژی‌های کشاورزی تا سال ۲۰۲۳ سیستم‌های هوشمند آبیاری است.

آبیاری هوشمند

سطح آب‌های در دسترس برای کشاورزی روز به روز در حال کاهش است. همین مسئله موجب شده تا مهندسان خبره در زمینه کشاورزی بر بهبود و ارائه سیستم‌های آبیاری تمرکز کنند. سیستم‌های هوشمند آبیاری، شامل استفاده از سنسورها، داده‌های ماهواره‌ای و اینترنت اشیا، به کشاورزان کمک می‌کنند تا میزان آبیاری را بهینه کنند و در نتیجه میزان محصول و کیفیت آن را افزایش دهند. سیستم آبیاری هوشمند یکی از روش‌هایی است که می‌تواند به جلوگیری از هدر رفت آب چه در مقیاس‌های کوچک مانند باغچه‌ی خانه و چه مقیاس‌های بزرگ مثل زمین فوتبال و کشاورزی کمک کند. ایران کشوری گرم و خشک است که با کمبود منابع آب شیرین مواجه شده. با این حال ۸۰ الی ۹۰ درصد حجم آب کشور در بخش کشاورزی به هدر می‌رود.

مورد بعدی از جدیدترین تکنولوژی‌های کشاورزی تا سال ۲۰۲۳ ربات‌ها هستند. ربات‌های کشاورزی برای کاهش هزینه‌های نیروی انسانی، به دست آوردن دقیق‌ترین نتایج و افزایش بهره‌وری مورد استفاده قرار می‌گیرند. برخی از کاربردهای ربات‌های کشاورزی شامل برداشت، پاشیدن کود و حشره کشی است.

در زمینه کشاورزی، می‌توان از چند نوع ربات مختلف استفاده کرد که هر کدام از آن‌ها برای کاربردهای خاص خود مناسب هستند.

ربات‌های آبیاری

ربات‌های آبیاری به صورت خودکار می‌توانند زمین‌های کشاورزی را آبیاری کنند. آن‌ها با استفاده از سیستم‌های هوشمند، میزان آب مورد نیاز برای هر نوع گیاه را تشخیص می‌دهند و در صورت لزوم آب می‌ریزند، همچنین می‌توانند در صورت نیاز، کودهای مورد نیاز را نیز تزریق کنند.

کاربردهای ربات کشاورزی در برداشت

این ربات‌ها به صورت خودکار میوه و سبزیجات را برداشت می‌کند و با استفاده از دوربین‌هایی که روی آن‌ها نصب شده‌اند، میوه‌هایی را که رسیده‌اند را شناسایی می‌کند و سپس با استفاده از دستگاه‌هایی مثل برش‌ها یا چنگال‌ها آن‌ها را برداشت می‌کند

فعالیت برداشت علاوه بر اینکه یک کار تکراری است و نیاز به سرعت زیادی دارد، علاوه بر این نیاز به هزینه‌های زیادی برای کارگر و ماشین آلات دارد. به طور مثال ربات متحرک خودکار AURORA برای عملیات گلخانه‌ای بود که قادر بود به طور مستقل راهروهای گلخانه را تنها با استفاده از اطلاعات ارائه شده توسط حسگرهای اولتراسونیک هدایت کند. این ربات برای انجام وظایفی مانند برداشت، حمل و نقل میوه‌ها و بازرسی برنامه ساخته شده است.

ربات‌های شخم‌زنی

این ربات‌ها به صورت خودکار می‌توانند زمین‌های کشاورزی را شخم بکنند. آن‌ها با استفاده از شمع‌هایی که روی آن‌ها نصب شده‌اند، زمین را به صورت یکنواخت و عمیق‌تر شخم می‌زنند. این کار موجب بهبود کیفیت خاک و افزایش عملکرد محصولات می‌شود

تراکتورهای رباتیک یا خودران می‌توانند اقدام به راندن خود بدون نیاز به راننده کنند، به طوری طراحی شده‌اند که بتوانند مکان خود را تشخیص دهند و قادر هستند به موانعی همچون انسان دام درخت و سایر موانع برخورد نکند و می‌تواند به صورت اتوماتیک به عملیات‌هایی همچون شخم، کاشت بذر و سایر عملیات زراعی بپردازد.

ربات‌های گرده‌افشانی

ربات‌های گرده‌افشانی یکی از نوعی ربات‌های کشاورزی هستند که به دلیل نقش مهمی که در برگیرندگی و افزایش عملکرد محصولات کشاورزی ایفا می‌کنند، از اهمیت بالایی برخوردارند. این ربات‌ها در کاربردهای مختلفی مانند گرده افشانی در باغات و مزارع، پاشش کود و سموم و همچنین جمع‌آوری داده‌های مربوط به محصولات کشاورزی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

یکی دیگر از وظایفی که ربات‌ها می‌توانند انجام دهند، استفاده از مارکر مخصوص رنگ برای برچسب گذاری شاخه‌هایی است که نیاز به هرس دارند. علامت گذاری شاخه‌ها نیازمند در نظر گرفتن متغیرهای مختلفی است، از جمله سرعت باد، موقعیت درخت و ربات و دیگر پارامترهای مرتبط. این اطلاعات، که به صورت دیجیتال قابل شبیه سازی هستند، در الگوریتم‌های هدف قرار می‌گیرند. اگرچه هنوز هم افراد باید شاخه‌ها را به صورت دستی هرس کنند، اما حضور ربات‌ها فرآیند یافتن و علامت گذاری شاخه‌ها را آسان‌تر می‌کند که همین موضوع نشان دهنده کاربرد و نقش ربات‌ها در کشاورزی می‌باشد.

این ربات‌ها قادر به تشخیص شاخه‌هایی هستند که نیاز به هرس دارند، که بدون شک یک مزیت بزرگ برای کشاورزان فراهم می‌کند. آن‌ها به راحتی گیاهان را شناسایی می‌کنند، بنابراین حتی یک کشاورز آموزش ندیده هم قادر است بلافاصله تشخیص دهد کدام شاخه‌ها نیاز به برش دارند، که این امر فرآیند هرس را بسیار آسان‌تر می‌کند.

صرفه جویی در هزینه‌ها با استفاده از ربات‌ها

امروزه، نقش اتوماسیون در صنعت کشاورزی به وضوح، به تحقق اهداف صرفه جویی در هزینه‌ها و افزایش تولید کمک کرده است. با توجه به رشد جمعیت و افزایش هزینه‌ها، ضرورت تأمین مواد غذایی بیشتر و کاهش ضایعات بیشتری احساس می‌شود. در این راستا، به کارگیری ربات‌ها در صنعت کشاورزی می‌تواند نقش مهمی داشته باشد. این روش نه تنها به افزایش تولید محصولات کشاورزی کمک می‌کند، بلکه منجر به توسعه‌های مهمی در زمینه‌ی رباتیک و اتوماسیون نیز می‌شود.

به گزارش ایمنا، استفاده از ربات‌ها در صنعت کشاورزی نه تنها می‌تواند به تأمین نیازهای غذایی جامعه کمک کند، بلکه به ایجاد رونق و توسعه در زمینه فناوری‌های پیشرفته نیز کمک می‌نماید. این گام‌های مهم نشان دهنده توانمندی و پتانسیل بالقوه رباتیک در بهبود و بهره‌وری صنعت کشاورزی است.

کد خبر 745515