ذخیره‌سازی هیدروژن با استفاده از زغال سنگ

به گزارش جام‌جم از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، امروزه به دلایل مختلف از جمله توسعه روزافزون صنایع مختلف در جهان و لزوم حفظ منابع سوخت فسیلی برای نسل‌های آینده، جهان با دو معضل مهم یعنی آلودگی‌های زیست‌محیطی و کاهش منابع سوخت‌های فسیلی روبه‌روست.

یکی از راهکارهای حل این معضلات، روی آوردن به استفاده از انرژی‌های پاک نظیر هیدروژن است. برای این که بتوان هیدروژن را جایگزینی برای سوخت فسیلی دانست، ابتدا باید آن را ذخیره کرد. ذخیره‌سازی ارزان هیدروژن یکی از چالش‌های اصلی در استفاده گسترده از این سوخت پاک است. دکتر سعید معصوم، پژوهشگر دانشگاه کاشان در خصوص اهداف دنبال شده در این طرح گفت: هیدروژن به دلایلی چون فراوانی، تمایل واکنش‌دهندگی بالا و آلاینده نکردن محیط‌زیست، به‌عنوان سوختی ایده‌آل در پیل‌های سوختی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این طرح از زغال‌سنگ طبیعی (بیتومین) به‌عنوان پیش‌ماده در ساخت نانوصفحات کربن فعال استفاده شده‌است. هدف از این کار، به کارگیری نانوصفحات برای ذخیره الکتروشیمیایی هیدروژن بود.

عضو هیأت‌علمی دانشگاه کاشان افزود: زغال‌سنگ طبیعی یک پیش ماده نسبتا ارزان است که در کشور ما به‌وفور یافت شده و بیش از 90 درصد آن به‌صورت خام به کشورهای دیگر صادر می‌شود. این در حالی است که بر اساس آمارها، ایران در سال گذشته 246 هزار میلیارد ریال کربن فعال وارد کرده است. ما در طرح حاضر از زغال‌سنگ به‌عنوان یک پیش ماده برای سنتز ارزان‌قیمت کربن فعال استفاده کرده و از آن جهت ذخیره‌سازی هیدروژن بهره برده‌ایم.

کربن فعال سنتز شده در این طرح از تخلخل و حجم حفرات بسیار بالایی برخوردار است. این خصوصیت سبب شده سطح بسیار وسیعی برای جذب هیدروژن ارائه کند. معصوم در خصوص مراحل انجام این طرح گفت: ما در این مطالعه از زغال‌سنگ طبیعی برای سنتز کربن فعال نانوساختار متخلخل استفاده کردیم. پس از سنتز کربن فعال، این ماده توسط روش‌های مختلفی از جمله XRD، FT-IR، BET و میکروسکوپ الکترونی روبشی و عبوری مشخصه یابی شد و قابلیت آن در ذخیره سازی هیدروژن مورد بررسی قرار گرفت. کربن فعال سنتز شده در این طرح ظرفیت تخلیه‌ای بالغ‌بر 3458 میلی‌آمپر ساعت بر گرم از خود بروز داده و ظرفیت ذخیره هیدروژنی به میزان 6/11 درصد وزنی دارد.