محققان دانشگاه صنعتی امیرکبیر راهکاری جدید برای ساخت چارچوب‌های فلزی – آلی به‌عنوان الکتروکاتالیست تولید هیدروژن ارائه کردند.
به گزارش خبرگزاری صدا و سیما، حامد شوشتری با اجرای این طرح در قالب رساله دکتری گفت: افزایش تقاضا برای انرژی، کاهش سوخت‌های فسیلی و آلودگی محیط زیست به دلیل استفاده گسترده از سوخت‌های فسیلی باعث شده است که توجه بیشتری به استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر معطوف شود. بحث درباره انرژی‌های تجدیدپذیر سال‌هاست که در جهان و ایران رونق گرفته، اما سهم ایران برای استفاده از این انرژی‌های تجدیدپذیر و بی‌پایان بسیار ناچیز است. این درحالی است که ظرفیت حقیقی ایران برای تولید انرژی تجدیدپذیر به واسطه بافت و موقعیت جغرافیایی آن بسیار بالاست.
وی ادامه داد: در میان تمام انرژی‌های تجدیدپذیر، انرژی هیدروژن به دلیل داشتن مزایایی مانند ظرفیت انرژی ویژه بالا، قابلیت ذخیره‌سازی، فراوانی و سازگاری با محیط زیست در کانون توجه قرار گرفته است چرا که سوخت هیدروژن فرصتی را فراهم می‌کند که بتوان با استفاده از انواع مختلف مواد اولیه، انرژی با قابلیت بهره‌وری بالا برای جبران کمبود انرژی تولید کرد.
شوشتری، تجزیه الکتروشیمیایی آب را مؤثرترین روش تولید هیدروژن دانست و یادآور شد: فرآیند تجزیه الکتروشیمیایی آب ایده‌آل‌ترین و پاک‌ترین روش به‌لحاظ زیست محیطی برای تولید هیدروژن تلقی می‌شود. این روش که یک فرآیند تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی شیمیایی است، از طریق الکتروکاتالیست‌ها صورت می‌گیرد.
این محقق با تاکید بر اینکه بدون الکتروکاتالیست‌ها، واکنش مؤثری در فرآیند تجزیه الکتروشیمیایی آب اتفاق نمی‌افتد، اظهار کرد: معمولاً از مواد بر پایه پلاتین، ایریدوم یا روتنیوم به عنوان الکتروکاتالیست در تولید هیدروژن استفاده می‌شود اما، قیمت بالا و منابع محدود مانع استفاده گسترده از این مواد شده است. از این رو، ضروری است که مواد جدیدی به‌عنوان الکتروکاتالیست ساخته و معرفی شود.
وی خاطر نشان کرد: هدف اصلی در این تحقیق، دستیابی به دانش فنی تولید الکتروکاتالیست‌هایی با کارآیی و عمر بالا با استفاده از روش ساخت ساده و مقرون به صرفه، مواد ارزان قیمت و با منابع دسترسی فراوان بوده است.
شوشتری یادآور شد: چارچوب‌های فلزی-آلی به‌عنوان یک کلاس در حال ظهور از مواد کریستالی با ساختار‌های سه‌بعدی و سلسله مراتبی هستند که به دلیل داشتن بسیاری از ویژگی‌های برجسته مانند ساختار متخلخل، مساحت سطح فعال الکتروشیمیایی بسیار بالا و سهولت ترکیب با دیگر مواد به‌صورت مستقیم یا پیش ماده برای ساخت الکتروکاتالیست‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.
وی انتخاب یک چارچوب فلزی - آلی مناسب برای یک کاربرد خاص را یک چالش اساسی در این تحقیق عنوان کرد و گفت: ما در این تحقیق، از چارچوب‌های بر پایۀ دو فلز نیکل و کبالت استفاده کردیم و توانستیم یک الکتروکاتالیست دوکاره (هم به‌عنوان آند و هم به‌عنوان کاتد) با فعالیت الکتروشیمیایی بالا و پایداری طولانی مدت در محیط قلیایی سنتز کنیم.
به گفته این دانش آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر، صرفه‌جویی در زمان و دمای ساخت (از ۲۴ ساعت به ۱۵ دقیقه و دمای ساخت از دما‌های بالای ۱۲۰ درجه سلسیوس به دمای محیط) و کاهش هزینه‌های ساخت ازجمله مزاریای این طرح است.
این طرح در قالب رساله دکتری حامد شوشتری با عنوان «سنتز نانوساختار نیکل- آنتیموان اصلاح شده با چارچوب فلزی - آلی به‌عنوان الکتروکاتالیست تولید هیدروژن» با راهنمایی دکتر میلاد رضائی (دانشیار دانشکده مهندسی مواد و متالورژی دانشگاه صنعتی امیرکبیر) در دانشگاه امیرکبیر اجرایی شده است.
الکتروکاتالیست، کاتالیزوری (کنشیار) است که در واکنش‌های الکتروشیمیایی شرکت می‌کند. کاتالیزور‌ها بدون مصرف شدن و واکنش دادن در واکنش‌ها، آنها را سرعت می‌بخشند.