دستیابی به بالاترین بازدهی تبدیل انرژی خورشیدی به گاز هیدروژن
تاریخ انتشار: ۱۸ تیر ۱۳۹۹ | کد خبر: ۲۸۵۶۲۷۷۴
در پژوهشگاه دانش‌های بنیادی، پژوهشگران کشور ما توانستند با استفاده از فناوری سیلیکون و نور خورشیدی به بازدهی تولید هیدروژن بیش از ۱۱درصد دست یابند که یکی از بیشترین بازدهی‌های حاصل‌شده در جهان از این فناوری است.
به گزارش ایسنا، محققان پژوهشگاه دانش‌های بنیادی با ارائه طرحی درباره ساخت مولد هیدروژن خورشیدی با بازده ۱۱٫۳درصدی تبدیل انرژی خورشیدی به گاز هیدروژن توانستند کمک شایانی به صنایع شیمیایی، پالایشگاه‌ها، پتروشیمی و حمل‌ونقل کنند که در مقایسه با بازده‌های گزارش‌شده در سطح بین‌المللی جزء بالاترین بازده‌ها است.
بیشتر بخوانید:
اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!
به گفته پژوهشگر این طرح، مواد اولیه و فرآیندهای مورداستفاده در این طرح ارزان‌قیمت بوده و قابلیت پیاده‌سازی در مقیاس بزرگ را دارند. این امر سبب می‌شود که با افزایش بیشتر بازدهی و پایدارسازی کامل مولد هیدروژن، امکان تولید انبوه آن وجود داشته باشد. این امر نهایتاً به کاهش هزینه هیدروژن تولیدشده منجر خواهد شد.
هیدروژن گاز مهمی در صنایع شیمیایی و پالایش است که توجه روزافزونی در صنعت حمل‌ونقل را نیز به خود جلب می‌کند. امروزه بیش از ۹۵درصد هیدروژن با تغییر شکل متان انجام می‌شود که در آن بخار آب و گاز متان در دمای حدود ۸۰۰ درجه سانتی‌گراد واکنش داده و گاز هیدروژن و مونوکسید کربن تولید می‌کنند. مشکل اصلی این فناوری این است که فقط در حجم تولید بالا اقتصادی است و به‌علاوه طی آن مونوکسید کربن تولید می‌شود که آلودگی محیط زیست را به همراه دارد. روش دیگر تولید هیدروژن، الکترولیز آب است که چند درصد از هیدروژن مصرفی در جهان توسط آن تولید می‌شود. چالش فناوری الکترولیز، قیمت بالای کاتالیست‌های مورداستفاده در آن و هزینه بالای برق در مقایسه با گاز طبیعی است.
علی دبیریان، پژوهشگر پژوهشگاه دانش‌های بنیادی و مدیر این طرح گفت: راهکاری که در این پژوهش به آن پرداخته شده است، بر دو محور "سنتز نانوکاتالیست‌های پایه نیکل و آهن که عملکرد قابل‌مقایسه و در بعضی موارد بهتر از کاتالیست‌های پلاتین و ایریدیوم دارند که به‌طور سنتی در الکترولیز آب استفاده می‌شود" و "ساخت ماژول‌های خورشیدی سیلیکونی مناسب و پایدارسازی آنها در آب برای تأمین برق موردنیاز الکترولیز از نور خورشید" استوار است.
وی اضافه کرد: در این طرح از فناوری خورشیدی سیلیکونی استفاده شده است که با قیمت مناسب و مقیاس تولید بالا در دسترس است. سلول خورشیدی سیلیکونی به دلیل جذب مطلوب نور خورشید، رسانایی الکتریکی مؤثر برای انتقال حامل‌های بار و نیز ارزان‌قیمت‌بودن و سازگاری با محیط زیست یکی از بهترین مواد به عنوان نیمه‌هادی الکترودهای سلول فوتوالکتروشیمیایی است. اصلی‌ترین چالش فناوری سلول‌های خورشیدی سیلیکونی برای استفاده به عنوان الکترودهای تولید هیدروژن خورشیدی، عدم پایداری آنها در محلول‌های آبی است. در این طرح، شبکه نقره‌ای سطح سلول خورشیدی سیلیکونی استاندارد با فلز مس جایگزین شده است که علاوه بر پایداری بیشتر در محلول‌های آبی، ارزان‌قیمت نیز هست. علاوه بر آن با لایه‌نشانی نانوکاتالیست مبتنی بر فلزات ارزان‌قیمت نیکل و آهن بر روی فلز مس، خواص کاتالیستی الکترود بهبود یافته است. این نانوصفحه‌ها دارای سطح فعال مؤثری با الکترولیت هستند و موجب افزایش بازده تبدیل انرژی خورشیدی به هیدروژن در سامانه نهایی می‌شوند.
به گفته وی، هیدروژن ماده مهمی در صنایع پالایشی و پتروشیمی است. تولید بنزین یورو ۵ در پالایشگاه‌های کشور، محصول واکنش‌های شیمیایی خاصی است که یک عنصر مهم آنها هیدروژن است که در پالایشگاه توسط واحد رفرمینگ (reforming) تولید می‌شود. در تولید کود اوره نیز هیدروژن در قالب آمونیاک نقش اساسی دارد. هیدروژن علاوه بر صنایع شیمیایی، به عنوان یک حامل انرژی با قابلیت ذخیره انرژی برای مدت‌های طولانی نقش روزافزونی در صنعت انرژی پیدا می‌کند. این امر راه را برای استفاده از هیدروژن به عنوان سوخت خودرو در صنعت حمل‌ونقل هموار می‌کند. لازم به ذکر است که فناوری استفاده از هیدروژن در خودرو، فناوری بالغی است و خودروسازهای مطرح جهان مدل‌های مختلفی در بازار دارند که از هیدروژن به عنوان سوخت استفاده می‌کنند.
دبیریان با اشاره به قابل‌تجاری‌شدن این طرح گفت: نمونه‌های اولیه ساخته‌شده در این طرح ابعاد ۲۰ سانتی‌متر مربع دارند. فرآیندهای ساخت ماژول‌های ۱۶۰۰ سانتی‌متر مربعی نیز با همکاری یکی از شرکت‌های داخلی در دست انجام است. از دیدگاه تجاری‌سازی، فناوری در حال حاضر بلوغ کافی برای تولید هیدروژن در مقیاس چند متر مکعب در سال را دارد. این مقیاس تولید هیدروژن برای کاربری در مراکز درمانی و پژوهشی مناسب است، ضمن اینکه با توجه به دسترسی ما به منابع آب خزر و خلیج فارس و نیز با توجه به میزان ساعات آفتابی مناسب در کشور، به صورت کلی فناوری‌های مربوط به انرژی خورشیدی از جمله تولید هیدروژن خورشیدی می‌تواند آینده‌ای روشن را در عرصه صنعت انرژی برای ما رقم بزند. از طرفی با تلاش‌های پژوهشگران دانشگاه‌ها و پژوهشگاه‌های کشور، زمینه علمی مساعدی در کشور برای پرداختن به این حوزه فراهم شده و برای اجرایی‌کردن طرح‌های صنعتی تجاری نیاز به حمایت از این گونه طرح‌هاست که بتوان دانش فنی و علمی موجود را به صنعت مرتبط کرد.»
محقق پژوهشگاه دانش‌های بنیادی در ادامه گفت: در کشورهای مختلف به‌ویژه ژاپن، آلمان و آمریکا سرمایه‌گذاری تحقیقاتی زیادی در زمینه هیدروژن شده است. به عنوان مثال برنامه تحقیقاتی JCAP در آمریکا با بودجه‌ای حدود ۱۲۰میلیون دلار در این زمینه جریان داشته و اخیراً نیز تمدید شده است. ما نیز برای ادامه طرح مذاکراتی با گروه‌هایی در آلمان، سوئیس و چین در حال انجام داریم. یکی از برنامه‌های ما ساخت مولدهای هیدروژنی در ابعاد بزرگتر است که بر پایه سلول‌های سیلیکونی مقیاس صنعتی (ابعاد ۶ اینچ) استوار است. در این مولد، بهینه‌سازی‌های مهندسی در زمینه ساخت سلول الکتروشیمیایی به هدف کاهش تلفات و افزایش پایداری و بازدهی انجام خواهد شد. هدف ما دسترسی به بازدهی تبدیل نور خورشید به هیدروژن بیش از ۱۵درصد است.»
بر اساس اعلام ستاد نانو، این کار پژوهشی با همکاری دکتر علی دبیریان و دکتر بهروز افتخاری‌نیا پژوهشگران پسادکترای پژوهشگاه دانش‌های بنیادی و حسین پزشکی کارشناس ارشد و دستیار پژوهشی از دانشگاه خوارزمی تهران انجام شده و در قالب مقاله‌ای با عنوان Unassisted Water Splitting Using Standard Silicon Solar Cells Stabilized with Copper and Bifunctional NiFe Electrocatalysts در مجله ACS Applied Materials & Interfaces با ضریب تأثیر ۸٫۷۵۸ (سال ۲۰۲۰) به چاپ رسیده است.
انتهای پیام
منبع: ایسنا
کلیدواژه: نانوفناوری انرژي خورشيدي هيدروژن پژوهشگاه دانش های بنیادی خورشیدی سیلیکونی تولید هیدروژن انرژی خورشیدی ارزان قیمت
درخواست حذف خبر:
«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.isna.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «ایسنا» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۲۸۵۶۲۷۷۴ 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:
هدف‌گذاری تبدیل یزد به قطب تولید ماشین‌آلات نساجی
استاندار یزد نساجی و پوشاک از مهمترین محورهای توسعه صنعتی در سند یزد نوین دانست و گفت: یکی از هدفگذاری‌های استان در کنار توسعه صنعت نساجی و پوشاک، «تبدیل یزد به قطب تولید ماشین آلات نساجی» است.
به گزارش خبرگزاری ایمنا از یزد و به نقل از روابط عمومی استانداری یزد، در آئینی با حضور مهران فاطمی؛ استاندار یزد سیزدهمین نمایشگاه بین المللی ماشین آلات و محصولات صنعت نساجی و پوشاک در استان افتتاح شد.
مهران فاطمی، استاندار یزد در حاشیه بازدید از نمایشگاه، به سبقه تاریخی یزد در حوزه هنر صنعت نساجی اشاره کرد و گفت: حوزه نساجی و پوشاک؛ یکی از مهمترین محورهای توسعه صنعتی یزد و سند یزدنوین بوده و مسائل مربوط به آنها با جدیت پیگیری می‌شود.
وی در ادامه با اشاره به نامگذاری سال ۱۴۰۳ به نام «جهش تولید؛ با مشارکت مردم»، خاطرنشان کرد: بخش نساجی و پوشاک از بهترین بخش‌هایی است که با جلب مشارکت مردم، می‌توان در آن جهش ایجاد کرد.
استاندار یزد با اشاره به نگاه ویژه مجموعه مدیریتی استان به حوزه نساجی و پوشاک، تصریح کرد: در راستای رونق فعالیت‌های این حوزه، ضمن ارائه تسهیلات مورد نیاز، پیگیری‌های لازم برای حل مسائل موجود به ویژه در حوزه صادرات انجام می‌شود.
فاطمی در ادامه یکی از رویکردهای مورد پیگیری در استان را حرکت به سمت اقتصاد دانش بنیان دانست و افزود: یکی از هدفگذاری‌های استان در کنار توسعه صنعت نساجی و پوشاک، «تبدیل یزد به قطب تولید ماشین آلات نساجی» است.
عالی‌ترین مقام اجرایی استان در همین راستا خاطرنشان کرد: در راستای تحقق هدف‌گذاری مذکور، حمایت‌های لازم از شرکت‌های فعال در این حوزه انجام خواهد شد.
استاندار یزد در پایان خاطرنشان کرد: امید است در پرتو اقدامات مورد پیگیری، استان یزد در حوزه صنعت نساجی، به روزهای اوج خود بازگردد و روز به روز گسترده‌تر شود.
کد خبر 750198
هفت مصدوم و کشته بر اثر برخورد سواری تارا و پراید در بویین میاندشت