موفقیت پژوهشگران استنفورد در انجام هیدرولیز تنها با یک باتری قلمی ساده

گاهی اوقات انجام یک آزمایش به این سادگی نیاز به تلاش و وقت بسیاری دارد. همه‌ی ما این آزمایش را در دوره‌ی تحصیل خود دیده‌ایم یا شاید هم آن را انجام داده ایم؛ البته نه با یک باتری قلمی ساده! اما چرا تیمی از دانشگاه استنفورد دست به چنین آزمایش ساده‌ای زده‌اند؟ و چه پیشرفت عظیمی پشت این آزمایش ساده پنهان شده است؟ اگر شما هم مثل ما کنجکاو شده‌اید در ادامه با زومیت همراه باشید.

ابزار جدیدی که توسط تیمی در دانشگاه استنفورد توسعه داده شده قادر است هیدرولیز آب به اکسیژن و هیدروژن را تنها با استفاده از یک باتری قلمی ساده آن هم در دمای اتاق عملی کند. با استفاده از این فناوری می‌توان به ارائه‌ی روشی ارزان و آسان برای تولید سوخت برای پیل‌های سوختی مبتنی بر هیدروژن در آینده امیدوار شد.

این ابزار آبکافت با استفاده از فلزات ارزان و فراوانی همچون آهن و نیکل تولید شده و به سادگی با فرستادن جریان الکتریکی به دو الکترود کار می‌کند. این نخستین باری است که با استفاده از چنین ولتاژ پایینی بدون استفاده از فلزات گران‌بها عملیات آبکافت انجام می‌شود. این یافته بسیار قابل توجه است چراکه به طور معمول برای انجام چنین کاری با چنین ولتاژ پایینی به فلزات گرانبهایی همچون ایریدیم یا پلاتینیوم نیاز است.

توسعه‌ی این فناوری تاثیر شگرفی بر تولید هیدروژن و استفاده از ان به عنوان سوختی ایمن و پاک برای جایگزینی سوخت‌های فسیلی دارد، بر خلاف سوخت‌های فسیلی که با سوختن، میزان زیادی گازهای گلخانه‌ای تولید می‌کنند، پیل‌های سوختی مبتنی بر هیدروژن تنها آبی خالص و پاک تولید می‌کنند که می‌توان از آن حتی برای آشامیدن استفاده کرد.

خودروهای بر پایه‌ی پیل‌ها سوختی از سال 1960 تولید شدند البته به عنوان پروژه‌هایی پژوهشی یا نمایشی. تا کنون شرکت‌های زیادی همچون تویوتا، هیوندای و بی‌ام‌دبلیو نیز به این بازار وارد شده اند و به تولید این خودروها پرداخته اند اما به نظر نمی‌رسد تا سال 2015 خبری از حضور جدی این خودروها در بازارهای جهانی باشد.

البته این خودروها علی رغم پاک بودن مشکلاتی همچون قیمت بسیار بالا و فقدان زیرساخت‌های لازم برای سوخت رسانی را نیز همراه دارند ضمن اینکه بازده‌ی انرژی نسبتا پایین آن‌ها نیاز به ذخیره‌ی هیدروژن به صورت فشرده را که نیاز به تجهیزات صنعتی بسیار عظیم دارند (جهت تبدیل گاز طبیعی و بخار به هیدروژن) را نیز ایجاد می‌کند که چندان به صرفه نیست.

اما با وجود پژوهش اخیر می‌توان امیدوار شده که راه حلی بر تمام مشکلات تولید سوخت پیدا شده است که می‌تواند این فناوری را هر چه زودتر وارد زندگی روزمره‌ی مردم کند. یافتن چنین روشی سال‌ها مورد تحقیق و بررسی بوده است، در حقیقت یافتن راه حلی ایمن، با دوام و ارزان در تولید هیدروژن کلیدی بر قفل پیل‌های سوختی بوده است که با توجه به رسیدن به بازدهی پلاتینیوم با استفاده از کاتالیستی مبتنی بر نیکل، پرشی به سمت گشایش این قفل است.

اگرچه این کاتالیست نیکل-فلز / نیکل اکسید که توسط دانشجوی تحصیلات تکمیلی دانشگاه استنفورد کشف شده، هنوز آماده برای ورود به بازار نیست، اما با توجه به پایداری و نرخ تخریب بسیار پایین که می‌تواند کارایی چندروزه‌ی دستگاه را تضمین کند، پله‌ای است دیگر به سمت هدف نهایی تولید هیدروژن ارزان و ایمن از آب خالص. هدف بعدی این گروه دستیابی به پایداری چند هفته‌ای یا حتی چند ماهه برای این کاتالیست است تا بتوان از الکتریسیته‌ی تولید شده از طریق انرژی خورشیدی به جای باتری در این کاتالیست استفاده کرد.

پژوهشگران این تیم معتقدند که دستاورد آن‌ها می‌تواند کاهش هزینه‌ی چند میلیارد دلاری را برای صنایع برای تولید گاز کلر و سدیم هیدروکسید را نیز در پی داشته باشد. نتایج این پژوهش به صورت مشروح در نشریه‌ی Nature Communications به چاپ رسیده است.