چاپ کردن این صفحه
دوشنبه, 20 آبان 1392 ساعت 10:50

تولید هیدروژن با استفاده از نور خورشید، آب و زنگ آهن

در حالی که دانشمندان، در تلاشند تا کارایی پنل های خورشیدی را افزایش دهند چالش دیگری در زمینه ذخیره انرژی بدست آمده با هزینه ای کم و با روشی سازگار با محیط زیست، پیش روی آن‌هاست که نباید نادیده گرفته شود.

به این منظور، محققان در École polytechnique fédérale de Lausann سوییس (EPFL) وسیله ای ارزان قیمت ساخته اند که نور خورشید را برای ذخیره سازی و استفاده‌های آتی، به هیدروژن تبدیل می‌کند.

این گونه جدید، برای تبدیل نور خورشید به هیدروژن از آب، نور خورشید و اکسید فلزات، همچون اکسید آهن یا همان زنگ آهن استفاده می‌کند.

تبدیل انرژی خورشیدی به هیدروژن ، مدت‌ها از اهداف محققان EPFL بوده است. پیش تر دانشمندی به نام مایکل گراتزر (Michaël Grätzel) ردیفی از سلول‌های خورشیدی با خاصیت photoelectrochemical (PEC)، اختراع کرد که آن هم از نیمه رسانای اکسید آهن به همراه یک سلول خورشیدی حساس به رنگ استفاده می‌کرد تا مستقیما از آب، هیدروژن تولید کند.

اگرچه روش گراتزر، روشی شایسته ،اما در عین حال بسیار پر هزینه بود. بنابراین این تحقیق تازه به رهبری کوین سیولا (Kevin Sivula) بر ساخت گونه‌ای با استفاده از مواد و تکنیک‌های مقرون به صرفه متمرکز شد.

سیولا می‌گوید: "گران‌ترین ماده‌ای که در دستگاه ما به کار رفته است، صفحه شیشه‌ای است. کارایی دستگاه هنوز پایین است، چیزی بین 1.4 تا 3.6 درصد وابسته به گونه‌ای که استفاده می‌شود. اما این تکنولوژی پتانسیل بسیار بالایی دارد. با این دستگاه کم هزینه ما که مبتنی بر اکسید اهن است، امیدواریم که بتوانیم ظرف چند سال آینده، با هزینه‌ای کمتر از 80 دلار آمریکا برای هر متر مربع، به کارایی 10 درصد دست پیدا کنیم."

نمونه‌ای از این دستگاه که در حال حاضر وجود دارد، به صورت کاملا" خود کفا عمل می‌کند و از الکترون هایی که با نور تحریک شده‌اند استفاده می‌کند تا مولکول‌های آب را از هم جدا و ذرات حاصل را به اکسیژن و هیدروژن تبدیل کند.

این نتیجه با به کارگیری یک سیستم دوگانه که به صورت متوالی کار می‌کنند، به دست می‌آید : اکسید یک نیمه رسانا، واکنش دورانی اکسیژن را ایجاد می‌کند و در همان حال یک سلول حساس به رنگ، هیدروژن‌ها را تجزیه می‌کند.

همان‌طور که اشاره شد، نیمه رسانای به کار رفته درتحقیقات تازه EPFL از اکسید آهن تشکیل شده است که اندکی پیچیده‌تر از زنگاری است که روزانه بر وسایل آهنی اطراف خود مشاهده می‌کنیم، زیرا با لایه نازکی از اکسید آلومینیوم و اکسید کبالت- که استفاده از هردو آن‌ها اسان است- تقویت شده است و این کار خاصیت الکتروشیمیایی زنگ آهن را به صورت قابل ملاحظه‌ای افزایش می‌دهد.

در حال حاضر و در مراحل اولیه تولید، دستگاه مبتنی بر زنگ آهن، همچنان نسبتا ناکارآمد است و این قضیه، استفاده گسترده از آن را غیر عملی کرده است.

نمونه موجود از دستگاه و همچنین تحقیقات انجام شده در این باره ، در مقاله‌ای در مجله Nature Photonics شرح داده شده است.

خواندن 6365 دفعه آخرین ویرایش در دوشنبه, 20 آبان 1392 ساعت 11:56
برای ارسال نظر وارد سایت شوید