تولید هیدروژن از آب دریا تنها با استفاده از انرژی خورشیدی

دانشمندان موفق شده‌اند تا با توسعه‌ی نانو ماده‌ی جدید، هیدروژن موجود در آب دریا را تنها با استفاده از نور خورشید جداسازی کنند.

نانوماده‌ی جدید توسعه‌داده شده می‌تواند هیدروژن موجود در آب دریا را با هزینه‌ی بسیار کمتر و راندمان بالاتر از روش‌های موجود دیگر آزاد کند؛ این امر موجب می‌شود که منبعی قابل دسترس دیگری به منابع انرژی ما اضافه شود. یافتن راهی برای تولید هیدروژن مورد نیاز از مولکول‌های آب باعث کاهش چشم‌گیر میزان استفاده از سوخت‌های فسیلی می‌شود.

گروهی از دانشگاه مرکزی فلوریدا می‌گویند که روش جدید استخراج هیدروژن از آب دریا برای استفاده در خانه‌ها بسیار مناسب است؛ در روش ارائه شده از نور خورشید و آب دریا که هردو منابع قابل دسترس هستند، در تمام فرآیند جداسازی هیدروژن استفاده می‌شود. یانگ یانگ، مدیر این تحقیقات، می‌گوید:

ما دریچه‌ی جدیدی برای جداسازی آب واقعی برخلاف سایر روش‌ها که از آب مقطر آزمایشگاهی استفاده می‌کنند، باز کردیم؛ و این روش در آب دریا به خوبی عمل می‌کند.

با استفاده از هیدروژن در خودروهای هیدروژنی دیگر شاهد آلودگی‌های زیست محیطی نخواهیم بود و خروجی اگزوز این خودروها تنها آب است که می‌توان آن را مجدداً به هیدروژن و اکسیژن تبدیل کرد؛ این ویژگی‌ها موجب شده است تا هیدروژن به منبع انرژی قابل دسترسی و پاک و دوست‌دار محیط زیست تبدیل شود.

اما یکی از موانع موجود بر مسیر استفاده‌ی گسترده از هیدروژن، تولید هیدروژن از آب یا هر منبع دیگر با قیمت پایین است؛ از سوی دیگر روش‌های موجود جداسازی هیدروژن به انرژی زیادی نیاز دارند که تامین این انرژی به تولید کربن منجر می‌شود؛ درنتیجه به‌صرفه بودن تولید هیدروژن به مانعی اساسی تبدیل شده است که گروه‌های مختلف از سراسر دنیا برای حل آن در تلاش هستند.

در گذشته نیز به تامین هیدروژن مورد نیاز از آب دریاها توجه شده بود، اما برای رسیدن به این هدف انرژی الکتریکی بسیار زیادی مورد نیاز بود؛ از سوی دیگر ناخالصی‌های موجود در آب دریا همچون نمک روند فرایند جداسازی را با مشکلاتی همراه می‌کرد. در مطالعه‌ی جدید انجام شده، یانگ و گروهش نانوماده‌ی جدیدی توسعه داده‌اند که همچون یک فوتوکاتالیستی عمل می‌کند که در هنگام تابش نور به سطح، واکنش‌های شیمیایی رخ می‌دهد و در این تحقیق یکی از محصولات این واکنش گاز هیدروژن است.

این نانوماده با جذب طیف گسترده‌تر نور نسبت به سایر مواد، انرژی خورشیدی بیشتری را جذب می‌کند؛ همچنین نانوماده‌ی اخیر برای استفاده در شرایط سخت موجود در آب دریا طراحی شده است. این ماده‌ی ترکیبی برپایه‌ی دی‌اکسید تیتانیوم، رایج‌ترین فوتوکاتالیست موجود، ساخته شده است؛ اما آن را با نانوذرات میکروسکوپی پراکنده شده با ترکیبی به نام دی‌سولفید مولیبدن پوشش داده‌اند. این فرمول جادویی موجب شده است تا هیدروژن در فرایندی با کارایی بیشتر و قیمتی مناسب تولید شود. محققان ادعا می‌کنند که فوتوکاتالیست ابداعی آن‌ها تا دو برابر کارایی بیشتری نسبت به فوتوکاتالیست‌های رایج دارد.

از سوی دیگر استفاده مستقیم از نور خورشید به تبدیل انرژی آن به الکتریسیته از طریق سلول‌های خورشیدی به این معناست که دیگر نیازی به استفاده از باتری برای ذخیره‌ی انرژی الکتریکی نیست و به جای آن می‌توان گاز هیدروژن را ذخیره و جابجا کرد.

نتایج حال از این تحقیق در Energy & Environmental Science منتشر شده است.