نانوفناوری و انرژی بادی

الف) پیش‌زمینه و چالش‌ها

طبق گزارش شورای جهانی انرژی بادی، ظرفیت تولید انرژی از باد در سال 2008 میلادی، در حدود 120 گیگاوات بوده است که این رقم، بیش از 1.5 درصد کل الکتریسیته تولیدی جهان است. معمولاً مزارع بادی را در نقاطی که از جریان قوی و مستمر باد برخوردارند، مستقر می‌کنند تا علاوه بر بهره بالا، شبکه‌های برق متصل به این توربین‌ها از پایداری بالاتری برخوردار باشند. در حقیقت، در صورت مکان‌یابی درست، می‌توان به بهره بالایی از این توربین‌ها دست ‌یافت. البته چالشی که در رابطه با دست‌یابی به پایداری و بهره بالا وجود دارد، وزن بالای تیغه‌های توربین‌های بادی است که موجب می‌شود در سرعت‌های پایین باد، حرکت نداشته و در عمل انرژی تولید نشود.

تولید انرژی با استفاده از نیروی باد، به‌عنوان یکی از روش‌های پاک و دوستدار محیط‌زیست برای تولید انرژی شناخته شده است. بر اساس برآوردهای صورت گرفته، این منبع انرژی، پتانسیل تأمین 10 تا 12 درصد از الکتریسیته جهان را در سال 2020 خواهد داشت. انرژی باد، سالانه از ورود 158 میلیون تن دی‌اکسیدکربن به هوا جلوگیری می‌کند که این میزان برابر دی‌اکسیدکربن تولیدشده توسط 24 تا 40 میلیون خودرو است. البته این فناوری چندان هم ایمن نیست. با توجه به این‌که توربین‌ها در ارتفاع و شرایط آب و هوایی نامساعد کار می‌کنند، شکست سازه‌ها و تیغه‌های این توربین‌ها، امری است که به کرار اتفاق می‌افتد. جریان قوی باد و پرتاب شدن تکه‌های بزرگ و سنگین تیغه‌ها و سازه‌های توربین‌ها تا مسافت‌های دور، حوادث متعددی را منجر شده است و جان افراد بسیاری را گرفته است. به‌طوری‌که توربین‌های بادی، به نگرانی افرادی که در حوالی و حتی فواصل نسبتاً دور از آن‌ها زندگی می‌کنند، تبدیل‌شده است. بسیاری از دولت‌ها، موضوعیت خطرات جانی توربین‌های بادی را پذیرفته‌اند.

موارد بسیاری از انتقال قطعات سنگین و حجیم توربین‌ها توسط باد و سقوط آن‌ها در بزرگراه‌ها و جاده‌ها که منجر به تصادفات شدید شده، گزارش شده است. در سال 1995 میلادی، طی یک حادثه ناگوار در کشور آلمان، تیغه 11 متری یک توربین بادی در یک کودکستان سقوط کرد. این اتفاقات که ناشی از عدم استحکام کافی اجزای توربین‌های بادی است، در دیدگاه افراد و دولت‌ها نسبت به انرژی بادی تأثیر زیادی داشته است تا حدی که برخی از دولت‌ها، پرونده آن را به‌کل بسته‌اند.

فناوری نانو، با ورود به هر حوزه‌ای، نشان داده است که حرفی برای گفتن داشته و می‌تواند تعدادی از چالش‌های آن حوزه را برطرف سازد. پژوهشگران در تلاش‌اند که هر چه بیش‌تر، از فناوری نانو برای تولید قطعات قوی‌تر، سبک‌تر و بادوام‌تر استفاده نمایند. از نانو پوشش‌ها برای محافظت از تیغه‌ها و افزایش دوره عمر آن‌ها استفاده می‌شود و از روان کننده‌های نانویی، برای کاهش اصطکاک و افزایش دوره کارکرد قطعات توربین‌های بادی استفاده می‌شود. همچنین تحقیقات گسترده‌ای برای تولید نانو ذرات مورد نیاز در حسگرها جهت هشدار در مورد آسیب‌ها و شکست‌های توربین‌های بادی در حال انجام‌گرفته است.

ب) فناوری نانو چگونه ادعای بهبود فناوری موجود در حوزه انرژی بادی را دارد؟

نانو تیوپ کربن، ماده‌ای است که توجه‌ها را به خود جلب نموده است. این ماده، در زمره قوی‌ترین رشته‌های شناخته‌شده است و خواص الکتریکی منحصربه‌فردی دارد. شرکت فنلاندی «Eagle Windpower Oy» که در حوزه انرژی بادی فعالیت می‌نماید، از پیوند نانو تیوپ‌های کربن با اپوکسی در تیغه‌های توربین‌های کوچک خود استفاده نموده است. این شرکت، ادعا می‌کند که در نتیجه این کار، وزن تیغه‌ها حدود 50 درصد کمتر از تیغه‌هایی است که در آن‌ها از رشته‌های شیشه‌ای استفاده شده است و این پره‌ها، به‌واسطه وزن کم خود، می‌توانند در سرعت‌های پایین باد (2 تا 2.5 متر)، شروع به حرکت نمایند. این شرکت، ادها دارد که استفاده از نانولوله‌ها، باعث افزایش دو برابری اندازه بال شده که تولید انرژی را 30% افزایش می‌دهد. لازم به ذکر است که به‌واسطه مستحکم نمودن تیغه‌های توربین‌های بادی، می‌توان از آن‌ها در ارتفاعات بالاتری که جریان باد سرعت بیش‌تری دارد نیز بهره گرفت که این موضوع، باعث تولید انرژی بیش‌تر توسط یک توربین خواهد شد.

 از طرفی، افزایش اندازه تیغه توربین‌های بادی، میزان الکتریسیته تولیدی را افزایش می‌دهد. تا قبل از ورود نانو به حوزه انرژی بادی، این صنعت با محدودیت‌هایی که در خواص پلاستیک‌های تقویت‌شده با فایبرگلاس وجود دارد، روبه‌رو بود و به منظور دستیابی به سیستم‌های بزرگ‌تر و بادوام‌تر بادی، با مشکلاتی دست‌به‌گریبان بود؛ ولی هم‌اکنون پره‌های توربین‌های بادی بزرگ، می‌توانند تا 60 متر طول داشته باشند. همچنین، گونه‌ای از مواد هیبریدی که در آن‌ها از نانو الیاف نانولوله کربن برای تقویت تعامل الیاف شیشه با ماتریس اپوکسی استفاده‌شده است، تحت توسعه هستند که این مواد، می‌توانند پره‌های توربین‌های بادی را سبک‌تر و مستحکم‌تر نموده و چالش‌های موجود در رابطه با خواص مکانیکی مواد بکار رفته در حوزه انرژی بادی را مرتفع سازد.

گفتنی است، انگلیس پروژه 100 میلیون پوندی انرژی بادی فراساحلی با استفاده از توربین‌های عظیم‌الجثه در دریاهای خود را آغاز نموده است و پیش‌بینی می‌شود که این پروژه، تا سال 2020 میلادی، حدود یک‌سوم انرژی مورد نیاز این کشور را تأمین نماید. فاصله این توربین‌ها از ساحل، بیش‌تر از هر مزرعه بادی دیگر که در دریاها مستقرشده است، خواهد بود و برای مهندسین جهت ساخت و تعمیر این توربین‌ها، اتاق‌هایی در نظر گرفته شده است. لازم به ذکر است که توربین‌های فراساحلی، برای راه‌اندازی روی زمین مناسب نیستند و البته به‌راحتی توسط شرایط آب و هوایی سخت دریاها، آسیب می‌بینند.

شرکت‌های فعال در حوزه ساخت توربین‌های بادی، در تلاشند که نانو پوشش‌های ضدآبی بسازند که از یخ‌زدگی و تجمع رطوبت در توربین‌ها جلوگیری نموده و در نتیجه، موجب تولید انرژی بیشتری شوند. پوشش‌های مبتنی بر فناوری نانو، قابلیت این را دارند که عمر پره‌هایی که در شرایط سخت، مثل دریاها و یخبندان‌ها مورد بهره‌برداری قرار می‌گیرند را افزایش دهند.

روان کننده‌های نانویی که به‌عنوان بلبرینگ‌های کوچک عمل می‌کنند، اصطکاک و سایش در توربین را کاهش می‌دهند و باعث دوام و کارآمدی توربین‌ها می‌شوند.

پ) حضور در بازار

به نظر می‌رسد که استفاده از نانومواد در کاربردهای تجاری توربین‌های بادی، هنوز آن‌چنان‌که بایسته قابلیت‌های این فناوری است، صورت نگرفته است. البته لازم به ذکر است که بدون اجبار بر برچسب‌گذاری در رابطه با استفاده از نانومواد در کامپوزیت‌ها، پوشش‌ها و روانکارها، پی بردن به این موضوع مشکل است. با این حال، اخبار و اطلاعات زیادی در این خصوص توسط شرکت‌های مختلف ارائه شده است که حاکی از فعالیت‌هایی در این خصوص است.

شرکت «ایگل وایند پاور»، یکی از شرکت‌هایی است که در حال استفاده از نانولوله‌های کربنی، جهت سبک و مستحکم نمودن تیغه‌های توربین‌های کوچک خود است. توربین‌های تولیدی این شرکت، به‌اندازه‌ای کوچک است که برای مصرف انرژی یک‌خانه پاسخگو باشد و توان تولیدی آن‌ها، بین 2 تا 500 کیلووات است. این شرکت، ادعا می‌کند که در چندین پروژه در کشورهای درحال‌توسعه، مشارکت داشته و با یک شرکت فنلاندی فعال در حوزه انرژی، جهت تأمین الکتریسیته مورد نیاز در ایستگاه‌های سرویس آن، وارد مذاکره شده است.

در حال حاضر، نانو تیوب کربنی چندیواره که توسط شرکت «Bayer AG» تولید می‌شود، برای تقویت توربین‌های بادی نیز بکار می‌رود و این امکان را می‌دهد که تیغه‌های بزرگ‌تری ساخته شود. این شرکت، مدعی است که طراحی سبک‌وزن مبتنی بر نانولوله‌ها، باعث افزایش کارایی تبدیل باد به برق می‌شود.

ارزیابی‌های دوره عمر صورت گرفته اخیر در رابطه با تیغه‌های توربین‌های بادی که با استفاده از نانو فیبرهای کربنی تقویت‌شده‌اند، نشان می‌دهد علی‌رغم این‌که استفاده از کامپوزیت‌های نانوفیبری، می‌تواند وزن تیغه‌های توربین‌ها را کاهش داده و استحکام آن‌ها را بالا برد، ولی هزینه بالای انرژی مورد نیاز برای تولید نانو فیبرها، از نقاط منفی آن محسوب می‌شود و تبدیل به چالشی شده است که محققین به دنبال حل آن هستند. البته لازم به ذکر است که در این زمینه موفقیت‌های بزرگی تاکنون حاصل‌شده است و روش‌هایی برای تولید ارزان نانو تیوب‌های کربنی، ابداع شده شد. برای نمونه، می‌توان به روش  محققین دانشگاه «USM» مالزی اشاره نمود که هزینه تولید نانو تیوب‌های کربن را از 100 تا 700 دلار، به 15 تا 35 دلار برای هر گرم کاهش داده‌اند. با این وجود تلاش‌ها در اینجا ختم نشده و روش‌های متعددی از طرف محققین ابداع می‌گردد که به عنوان مثال، می‌توان به روش اخیر ابداعی دانشگاه «Vanderbil» برای تولید نانو تیوب‌های کربن با استفاده از گاز دی‌اکسیدکربن موجود در هوا اشاره نمود که علاوه بر هزینه بسیار پایین‌تر، هوای پیرامون را نیز تصفیه می‌کند.

فناوری نانو حسگرها، هنوز جای پیشرفت دارد. امید است که این حسگرها بتوانند شکاف‌های کوچک در توربین‌های بادی و هرگونه نقص در ساخت آن را نشان دهند. آزمایشگاه انرژی‌های تجدید پذیر ملی ایالات‌متحده «NREL»، شکل‌های متفاوتی از نانولوله‌های کربنی، از جمله «buckypaper» را برای خلق نورون‌هایی که می‌توانند به‌صورت نظری کرنش و شکست‌های مواد استفاده‌شده در ساخت توربین‌های بادی را تشخیص دهند، مورد آزمایش قرار داده است. محققین آزمایشگاه «Weisman» نیز، سطح هوشمند کاملاً شفاف با استفاده از نانو تیوپ‌های کربنی ابداع نموده‌اند که همانند رنگ ‌بر روی سازه‌ها استفاده می‌شود. این سطح، نه‌تنها شکست، بلکه هرگونه کرنش و تغییر شکل سطح زیرین خود را نمایان می‌کند. قطعاً چنین سطوحی، در فرایند نگهداری و تعمیر توربین‌های بادی و پیشگیری از اتفاقات ناگواری که به‌واسطه شکستن تیغه‌ها و یا سازه توربین‌های بادی اتفاق افتاده است، مفید خواهند بود.

در کنار همه پتانسیل‌های موجود، به عقیده برخی از صاحب‌نظران در این حوزه، ممکن است نانو روانکارها نیز برای کاهش اصطکاک و محافظت از چرخ‌دنده‌ها مفید باشند.

نانوفناوری و انرژی هیدروژنی

الف) پیش‌زمینه و چالش‌ها

به عقیده برخی از کارشناسان، هیدروژن چشم‌انداز روشنی در آینده صنعت انرژی خواهد داشت. اقتصاد هیدروژن «hydrogen economy»، یک اقتصاد فرضی برای آینده است که در آن، هیدروژن عمده شکل ذخیره انرژی برای وسایط نقلیه و دیگر کاربردهای صنعتی خواهد بود. در سال 2007 میلادی، کشور آمریکا 1.7 میلیون دلار را به مدت 5 سال برای توسعه پیل‌های سوختی هیدروژن، زیرساخت‌های سوخت هیدروژنی و فناوری مربوط به وسایل نقلیه اختصاص داد. در آن زمان، عقیده دولت بر این بود که استفاده از خودروهای پاکی که توان خود را از سلول‌های هیدروژنی تأمین می‌کنند، تا سال 2020 برای بسیاری از شهروندان عملی و اقتصادی خواهد بود. برنامه انرژی هیدروژنی دپارتمان انرژی ایالات‌متحده «US DOE»، پیش‌بینی نمود که بلوغ و سطوح بالای آمادگی فناوری هیدروژن تا سال 2015 حاصل خواهد شد و صنایع خواهند توانست که در مورد تجاری‌سازی آن، تصمیم‌گیری کنند. علیرغم پیش‌بینی‌های محققین، سیاست‌مداران و نهادهای مربوطه، آینده اقتصادی هیدروژن با مشکلات فنی، زیرساختی، اقتصادی و ایمنی مواجه شد.

یک مسئله اساسی حول هیدروژن، تکیه آن به منابع سوخت‌های فسیلی است. هیدروژن حامل انرژی است اما منبع انرژی نیست و برای تولید آن، به زغال‌سنگ، برق و گاز نیاز است. روش‌های متعددی برای تولید هیدروژن وجود دارد که تمامی آن‌ها، مستلزم مصرف انرژی هستند. هیدروژن می‌تواند با استفاده از سوخت‌های فسیلی تولید شود. برای این کار، نیاز است اجزای کربن‌دار، از هیدروژن جدا شوند. همچنین هیدروژن را می‌توان با استفاده از آب، به‌عنوان ماده اولیه تولید نمود. این عمل نیاز به جریان برق جهت جداسازی هیدروژن از اکسیژن دارد. میزان مصرف الکتریسیته برای جایگزینی خودروهای بنزینی با خودروهایی که توان خود را از هیدروژن تولیدشده از الکتریسیته تأمین می‌کنند، قطعاً بسیار زیاد خواهد بود. این موضوع، خود یکی از چالش‌های بزرگ برای استفاده گسترده از انرژی هیدروژنی خواهد بود.

مانع دیگر برای پذیرش هیدروژن به‌عنوان منبع سوخت، بازده کم و هزینه بالای سلول‌های سوختی است که هیدروژن و اکسیژن را به برق، گرما و آب تبدیل می‌کنند. همچنین، مشکلات فنی مربوط به سلول‌های سوختی، قابل‌توجه است. اولین و شاید کم‌اهمیت‌ترین مشکل، این است که سلول‌های سوختی جهت استفاده در ماشین‌های هیدروژنی، توسط صنایعی که ظرفیت تولید محدودی دارند، تولید می‌گردد. در سال 2004، «IBM» پیش‌بینی نمود که تا 2010، سلول‌های سوختی در ماشین‌های هیدروژنی، واقعیت روزمره زندگی خواهند بود. «General Motors» نیز تخمین زد که یک‌میلیون خودرو با سلول سوختی تولید خواهد کرد. ولی هیچ‌کدام از این پیش‌بینی‌ها محقق نشد. هزینه بسیار بالای توسعه زیرساخت‌های مربوط به استفاده از انرژی هیدروژنی، یکی از موانع پیش روی این حوزه است؛ به‌طوری‌که هزینه فراهم نمودن زیرساخت، تنها برای 40% از وسایل نقلیه سبک ایالات‌متحده، حدود 500 میلیارد دلار تخمین زده می‌شود. علاوه بر این که لازم است برای تولید هیدروژن از سوخت فسیلی استفاده نشود، چالش اصلی، چگونگی ذخیره‌سازی هیدروژن است. در حالت کلی، یک کیلوگرم هیدروژن برای 100 کیلومتر رانندگی کافی است. این ارقام به معنی این است که سوخت موردنیاز برای 500 کیلومتر که مسافتی معمول برای یک‌بار سوخت‌گیری است، به حجمی معادل 50000 لیتر یا 14000 گالن هیدروژن نیاز دارد. از سه شکل گاز فشرده با فشار بالا، مایع سرد شده و جامد، به‌منظور کاهش حجم می‌توان استفاده نمود. برای مایع کردن هیدروژن، لازم است که دمای آن تا 253 درجه زیر صفر کاهش داده شود که انرژی لازم برای چنین کاری، 30 تا 40 درصد میزان انرژی است که هیدروژن در بردارد.

احتمال انفجار حالت مایع یا گاز فشرده هیدروژن در اثر نشتی‌های تشخیص داده نشده، بسیار بالاست. بزرگ‌ترین خطر استفاده از هیدروژن، نشت آن است. هیدروژن کوچک‌ترین عنصر بوده و بسیار ساده‌تر از بقیه سوخت‌های معمول، از لوله‌ها و تانک‌ها بیرون می‌رود. این گاز، بی‌رنگ، بی‌بو و با قابلیت انفجار بسیار بالایی است.

در حالت کلی می‌توان گفت که استفاده از سوخت‌های فسیلی در فرایند تولید و به‌تبع آن افزایش گازهای گلخانه‌ای، نبود ظرفیت ذخیره‌سازی، احتمال انفجار در انتقال و نگهداری هیدروژن تحت‌فشار و هزینه‌های بالای مربوط به زیرساخت، موانع استفاده از هیدروژن به‌عنوان سوخت هستند. علی‌رغم چالش‌های متعدد جهت استفاده از انرژی هیدروژنی و آینده تاریک آن، به نظر می‌رسد که فناوری نانو با ورود خود به این حوزه، روزنه‌های امیدی را پیش روی طرفداران استفاده از انرژی هیدروژنی گشوده است.

ب) فناوری نانو چگونه ادعای بهبود فناوری موجود در حوزه انرژی هیدروژنی را دارد؟

دستاوردهای فناوری نانو در حوزه انرژی هیدروژنی، بیشتر در مقیاس آزمایشگاهی و مراحل ابتدایی قرار دارد. البته با توجه به این‌که حوزه انرژی هیدروژنی نوظهور است، این موضوع بدیهی است. شاخه تحقیقاتی و دانشگاهی سازمان ملل، دریکی از گزارش‌های خود بیان داشته که در آینده، فناوری نانو به‌واسطه کاربردهایی که درزمینه‌های مختلف دارد، اقتصاد هیدروژنی را ممکن خواهد ساخت. زمینه‌هایی که در گزارش یادشده به آن‌ها اشاره‌شده است، عبارت‌اند از:

• هیدروژن به‌عنوان یک منبع انرژی؛
• تولید هیدروژن از طریق الکترولیز؛
• تولید هیدروژن از طریق فتوکاتالیز؛
• سلول‌های سوختی هیدروژنی برای استفاده در حمل‌ونقل (برای مثال در ماشین‌ها و اتوبوس‌ها)؛
• ذخیره هیدروژن؛
• هیبریدهای فلزی سبک؛
• ذخیره نانولوله‌های کربن؛
• اسفنج‌های مولکولی.

پژوهش‌های عمده انجام‌گرفته در این حوزه، مربوط به استفاده از نانو فناوری برای بهبود قابلیت تولید هیدروژن از منابع تجدیدپذیر، افزایش قابلیت ذخیره‌سازی هیدروژن و کاهش هزینه‌های سلول‌های سوختی است. همچنین، تمایل شدیدی برای استفاده از پنل‌های خورشیدی مبتنی بر فناوری نانو برای کمک به کاهش هزینه‌ها و افزایش کارایی تولید هیدروژن از منابع تجدیدپذیر، میان محققین و صاحب‌نظران حوزه انرژی هیدروژنی وجود دارد.

پژوهشگران، پتانسیل نانومواد جهت استفاده در ذخیره‌سازی هیدروژن، در نانو باتری‌ها برای پشتیبانی از سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر و به‌عنوان منبع مکمل انرژی در خودروهای هیدروژنی را بررسی نموده‌اند. نقش قابل‌توجه نانو فناوری، در توسعه سلول‌های سوخت هیدروژنی و دستگاه‌های الکتروشیمیایی است که یک سوخت مانند هیدروژن یا متانول را مستقیم به برق تبدیل می‌کند. یکی از زمینه‌هایی که پژوهشگران امیدوارند فناوری نانو می‌تواند تحول بیافریند، در رابطه با سلول‌های فتوولتائیک است. از این سلول‌ها، برای تولید الکتریسیته جهت استحصال هیدروژن از آب استفاده می‌شود. تحقیقات نشان می‌دهد که با استفاده از آرایه‌ای از نانوسیم‌ها و دیگر مواد نانو ساختار، می‌توان کارایی این سلول‌ها را افزایش داد.

شرکت سوئیسی «Hydrogen Solar» نوع جدیدی از سلول‌های خورشیدی را توسعه داده که امیدوار است نهایتاً در وسایل نقلیه، پالایشگاه‌ها، صنایع و تجهیزات خانگی، هیدروژن تولید کند. این سلول، به‌گونه‌ای طراحی‌شده است که طی فرایند الکترودیالیز، مستقیماً از انرژی خورشیدی برای تولید هیدروژن از آب استفاده می‌شود. این سلول‌ها، با استفاده از فیلم‌های نازک نانو کریستال‌های اکسید فلزی تولید شده‌اند. این شرکت، همچنین برنامه‌هایی جهت افزایش بازده این سازوکار و بهینه‌سازی جنبه‌های مختلف آن دارد.

همچنین پژوهشگران درحال‌توسعه نانوموادی هستند که قابلیت ذخیره مقدار زیادی هیدروژن در فضای کوچک را دارند و در عین‌حال، احتمال انفجار را به حداقل می‌رسانند. نانومواد اشاره‌شده، شامل هیبریدهای فلزی و هیبریدهای شیمیایی، مانند آمونیوم بوران هستند که هیدروژن می‌تواند به‌صورت شیمیایی به آن‌ها متصل شود. همچنین، می‌توان هیدروژن را به‌صورت فیزیکی به نانولوله‌های کربن، نانو خوشه‌های فلز و یا از طریق پیوندهای هیدروژنی برگشت‌پذیر، به نانولوله‌های کربنی متصل نمود. سپس هیدروژن ذخیره‌شده، می‌تواند توسط گرما، برق یا واکنش‌های شیمیایی آزاد شود. بر اساس مدل‌های محاسباتی، برخی پژوهشگران پیش‌بینی می‌کنند که استفاده از نانولوله‌های کربنی برای ذخیره هیدروژن، این امکان را می‌دهد که در آینده، وسایط نقلیه، انرژی مورد نیاز خود را از یک باتری کوچک هیدروژنی تأمین نمایند.

پژوهشگران، بررسی‌های زیادی در خصوص پتانسیل نانومواد برای افزایش کارایی و پایین آوردن هزینه‌های سلول‌های سوختی که با استفاده از هیدروژن و اکسیژن، الکتریسیته تولید می‌کنند، انجام داده‌اند. ساخت سلول‌های سوختی، غالباً هزینه‌بر است؛ به‌خصوص الکترود پلاتینی که در داخل دستگاه‌ها استفاده می‌شود، هزینه بالایی دارد. به‌واسطه استفاده از نانو ذرات پلاتین، واکنش‌پذیری افزایش می‌یابد. به‌بیان‌دیگر، واکنش‌پذیری نانو ذرات پلاتین، از واکنش‌پذیری ذرات بزرگ‌تر پلاتین بیشتر است. هر چه اندازه ذرات کاهش یابد، نسبت سطح به حجم آن‌ها افزایش یافته و واکنش‌پذیری ذرات افزایش می‌یابد. با افزایش واکنش‌پذیری پلاتین، محققان امیدوارند که از پلاتین کمتری در فرایند استفاده شود. این امر، می‌تواند هزینه‌های تولید را کاهش دهد. بعلاوه، تحقیقاتی بر روی کاتالیزورهای نانویی کم‌ارزش برای جایگزینی با پلاتین در حال انجام است.

سنسورهای بسیار دقیقی با استفاده از فناوری نانو، برای تشخیص نشتی گاز هیدروژن توسعه داده شده است. از جمله، می‌توان به سنسور ابداعی محققین «Indian Institute of Technology» اشاره نمود که با استفاده از نانوساختار سیلیکون کاربید ساخته شده و از چنان دقت بالایی برخوردار است که می‌تواند غلظت ppm2 هیدروژن را تشخیص دهد.

پ) حضور در بازار

به نظر نمی‌رسد در حال حاضر در خارج از آزمایشگاه، انرژی هیدروژنی با استفاده از نانومواد به‌صورت گسترده، تولید، ذخیره یا تبدیل شود؛ البته تحقیق و تأیید این گفته کمی مشکل است. هوندا دویست خودرو هیدروژنی مدل «FCX Clarity» را برای اجاره روانه بازار نموده است. این خودروها، دارای باتری‌های لیتیوم یونی حاوی نانومواد هستند که به‌عنوان منبع انرژی مکمل هیدروژن، در خودروهای هیدروژنی استفاده می‌گردد.

در حال حاضر، وسایل نقلیه با سلول سوخت هیدروژنی، به‌طور گسترده در بازار عرضه نشده است، زیرا همان‌طوری که گفته شد با چالش‌هایی مانند ایجاد زیرساخت ایستگاه‌های سوخت هیدروژنی، هزینه و ایمنی مواجه هستند. البته خودروسازانی ازجمله بی‌ام‌دبلیو، کیا، هیوندا، نیسان و ... تعداد محدودی از خودروهای با سوخت هیدروژنی تولید و روانه بازار نموده‌اند.

طرفداران انرژی هیدروژنی و سیاست‌گذاران حوزه انرژی، امیدوارند که فناوری نانو بتواند مقدار پلاتینی که در سلول‌های سوختی به کار می‌رود را کاهش دهد و یا جایگزینی برای آن پیدا کنند. چراکه کمبود پلاتین، مانعی برای گسترش سلول‌های سوختی است. تخمین زده می‌شود اگر 500 میلیون خودرو با سلول‌های سوختی مجهز شوند، تلفات پلاتین به حدی است که کل منابع پلاتین جهان، در عرض 15 سال تمام می‌شود. همچنین، علی‌رغم این‌که نانومواد ذخیره انرژی هیدروژنی را بهبود می‌دهند، ولی درصورتی‌که هیدروژن همچنان از سوخت‌های فسیلی تولید شود، این امر تنها منجر به بدتر شدن وضعیت انتشار گازهای گلخانه‌ای مربوط به وسایل نقلیه شخصی خواهد شد.