محققان دانشگاه‌های پرینستون و رایس موفق به توسعه روشی کم‌هزینه برای تولید، ذخیره‌سازی و حمل ایمن هیدروژن شده‌اند. در این روش، با کمک فناوری نانو، ترکیبی از فلزات مس و آهن و همچنین یک چراغ ساده «LED» مورد استفاده قرار گرفته تا هیدروژن را از طریق آمونیاک مایع تولید و توزیع نمایند.

هیدروژن به عنوان یک سوخت سبز، مزایای زیادی از جمله چگالی انرژی بالا و آلودگی کربن صفر دارد. همچنین این ماده در صنایع مختلفی مانند تولیدکود، غذا و فلزات مورد استفاده قرار می‌گیرد. با این وجود، فشرده‌سازی هیدروژن خالص برای حمل‌و‌نقل گران بوده و ذخیره آن برای مدت طولانی کار دشواری است. در سال‌های اخیر، دانشمندان به دنبال استفاده از مواد شیمیایی میانی برای انتقال و ذخیره هیدروژن بوده‌اند. یکی از امیدوارکننده‌ترین حامل‌های هیدروژن، آمونیاک (NH3) است که از سه اتم هیدروژن و یک اتم نیتروژن تشکیل شده است. اگرچه آمونیاک مایع هم مانند گاز هیدروژن خالص خطرناک است، اما برای حمل‌و‌نقل و ذخیره‌سازی ایمن آن سیستم‌هایی وجود دارد. با این وجود، یکی از مشکلات استفاده از آمونیاک به عنوان حامل هیدروژن، این است که واکنش شکستن آمونیاک به هیدروژن و نیتروژن اغلب به دمای بالا (بالاتر از 400 درجه سانتیگراد) نیاز داشته و همراه با صرف انرژی زیاد و همچنین تجهیزات ویژه خواهد بود.

محققان با بکارگیری آزمایش‌ها و محاسبات پیشرفته و با بهره‌گیری از فناوری نانو،‌ تکنیکی برای جدا کردن هیدروژن از آمونیاک مایع توسعه داده‌اند؛ فرایندی که تاکنون پرهزینه و انرژی‌بر بوده است. به این منظور، از نور یک «LED» استاندارد برای شکستن آمونیاک استفاده شده و هیچ نیازی به دماهای بالا یا عناصر گران قیمت وجود ندارد. این تکنیک، بر یک مانع حیاتی در جهت تحقق استفاده از پتانسیل هیدروژن به عنوان یک سوخت پاک غلبه نموده و می‌تواند به برآورده نمودن نیازهای رو به افزایش انرژی، بدون بدتر شدن تغییرات آب‌و‌هوایی کمک نماید.

نائومی هالاس (Naomi Halas)، استاد دانشگاه رایس در این خصوص می‌گوید: «ما در مورد هیدروژن به عنوان یک سوخت نهایی پاک چیزهای زیادی می‌شنویم، فقط اگر هزینه کمتری داشت و ذخیره و بازیابی آن آسان‌تر می‌بود. ما به سرعت به سمت این هدف در حال حرکت هستیم و یک روش جدید، عملی و کارآمد برای آزادسازی هیدروژن بر حسب تقاضا توسعه می‌دهیم». پیتر نوردلندر (Peter Nordlander) که یکی دیگر از استادان دانشگاه رایس و از تیم توسعه‌دهنده این روش است، می‌افزاید: «این کشف، راه را برای دسترسی به هیدروژن پایدار و کم‌هزینه هموار نموده و می‌توان به‌جای کارخانه‌های متمرکز، تولید هیدروژن را به صورت محلی انجام داد.»

در حین عملیات صنعتی، اغلب آمونیاک را در دماهای بالا و با استفاده از طیف گسترده‌ای از مواد به‌عنوان کاتالیزور می‌شکنند. تحقیقات قبلی نشان داده است که می‌توان دمای واکنش را با استفاده از کاتالیزور روتنیم که یک فلز گران‌قیمت و نادر است، کاهش داد. با این همه، محققان پرینستون و رایس معتقد بودند که می‌توان با کمک پتانسیل‌های فناوری نانو، از عناصر ارزان‌تری مانند مس و آهن به عنوان کاتالیزور استفاده نمود.

همچنین از آنجا که روش‌های فعلی شکستن آمونیاک نیازمند گرمای زیادی هستند، آن‌ها قصد داشتند که هزینه انرژی شکستن آمونیاک را نیز کاهش دهند. آن‌ها باور داشتند که به جای استفاده از گرما (مانند چکش) برای شکستن پیوندها، می‌توانند از نور (مانند چاقوی جراحی) برای قطع پیوندهای شیمیایی استفاده کنند. برای انجام این کار، آن‌ها به فناوری نانو، همراه با یک کاتالیزور بسیار ارزان‌تر حاوی آهن و مس روی آوردند.

گفتنی است که با توجه به پتانسیل قابل توجه این دستاورد، پشتیبانی از آن توسط بنیاد «Welch»، دفتر تحقیقات علمی نیروی هوایی، «Syzygy Plasmonics» و وزارت دفاع آمریکا انجام می‌شود.

مرجع: «MirageNews»