تولید سلولهای سوختی پیشرفته

در سال‌های گذشته، دستاوردهای مختلفی در زمینه فناوری سلول‌های سوختی و توسعه آن ایجاد شده است و گرچه چنین تلاش‌هایی همواره مورد توجه هستند، اما بیشتر آنها نزدیکی تنگاتنگی با یکدیگر دارند. فکر می‌کنید مهم‌ترین ویژگی آنچه که شما در این پروژه ارائه کرده‌اید چیست؟

سلول‌های سوختی خیلی زود وارد بخش‌های مختلف زندگی می‌شوند و اگر هم اکنون نیز با دقت به اطراف خود نگاه کنید، این حقیقت را درک خواهید کرد. از این رو، انجام هر پیشرفتی در این فرآیند، تنها بخشی از یک پازل بسیار بزرگ است که بتدریج ساخته می‌شود. ما در این روش متوجه شده‌ایم که به جای استفاده از سوختی همچون هیدروژن در سلول‌های سوختی، می‌توان از متانول استفاده کرد. مهم‌ترین بازده این کار این است که فناوری طراحی و ساخت باتری‌ها و بخصوص باتری‌های مخصوص سیستم‌های قابل حمل و نقل با تحولی تازه همراه خواهد شد.

مهم‌ترین مشکلی که درخصوص سایر فناوری‌های مرتبط با ارائه سلول‌های سوختی وجود دارد چیست؟

این‌که سلول‌های سوختی نقش قابل توجهی در کاهش گازهای آلاینده اتسمفر زمین دارند، برای همه مردم روشن شده است. اصولا سلول‌های سوختی به دلیل این‌که در جریان فرآیند کاری خود هیچگونه ذرات کربنی تولید نمی‌کنند، مورد توجه قرار می‌گیرند. مشکل اصلی اینجاست که توسعه این فناوری به این شکل و استراتژی فعلی با موانع زیادی از جمله هزینه زیاد همراه است. ما در نوعی سلول سوختی از الکترودهایی استفاده کردیم که از جنس پلاتینیوم هستند و چون در چنین سلولی راندمان کاری قابل توجهی دارند، نیاز به استفاده از آنها کاهش یافته اما در عین حال انرژی قابل توجهی تولید می‌شود. این دقیقا همان نگاهی است که ما برای کاهش هزینه‌ها جستجو می‌کنیم.

اما استفاده از پلاتینیوم ابتکار چندان جدیدی نیست.

بله، البته در ظاهر چنین است. اما نکته مهم این است که ما الکترود پلاتینیومی را با برخی دستکاری‌ها برای این پروژه آماده کردیم. در مدل‌های قبلی، الکترودها همواره دارای سطحی صاف بودند، اما در این پروژه به این فکر افتادیم که سطح آنها را به نوعی دندانه دندانه کنیم تا به این ترتیب توانایی الکترود برای کاتالیزه کردن اکسیدان سوخت بیشتر شود و این یعنی که جریان الکتریکی به مراتب بیشتری تولید می‌شود. اکنون باید با دقت بیشتر به دنبال راهی باشیم تا این الکترودها با راندمان کاری هر چه بیشتر عمل کنند و جریان الکتریکی بیشتری تولید شود.

به نظر می‌رسد در پروژه جدید، روی فناوری نانو نیز متمرکز شده‌اید.

بله. استفاده از فناوری نانو موجب شده است تا بتوانیم کارهای بیشتری روی الکترود پلاتینیومی انجام دهیم. البته آنچه که ما در این پروژه متوجه شدیم، این است که چگونه سطح الکترود بیشترین تاثیر ممکن را بر کاهش یا افزایش راندمان تولید جریان الکتریکی دارد. ما متوجه شده‌ایم که با تکیه بر فناوری نانو می‌توان قابلیت‌های الکترود یاد شده را در محلول بالا ببریم و بر راندمان آن بیفزاییم. در کل، مهم‌ترین ماموریتی که در این پروژه در پیش رو داریم، این است که با دستکاری‌های کارساز در لبه‌های این الکترودها، راه را برای تولید جریان الکتریکی بیشتر هموار کنیم.

آینده این سلول‌ها را چگونه ارزیابی می‌کنید؟

نه تنها این نوع سلول سوختی، بلکه تمام فناوری‌هایی که در این زمینه ارائه شده‌اند، نشان می‌دهند که آینده بسیاری از صنایع از جمله صنایع خودروسازی جهان، در گروی توسعه هر چه بهتر فناوری سلول‌های سوختی است. زمانی که می‌توان از یک منبع تولید انرژی استفاده کرد که در آن آلودگی زیست‌محیطی ایجاد نمی‌شود، می‌توان متصور شد که به زودی استفاده از آن به الزامی غیرقابل اغماض تبدیل شود.

برنامه بعدی شما برای توسعه این فناوری چیست؟

ما در ماه‌های آینده وارد مرحله جدیدی از تحقیقاتمان می‌شویم؛ این‌که امکان افزودن لبه‌های پلکانی بیشتر را بر سطح الکترود مورد نظر بررسی کنیم، چون تحقیقات ما نشان داده‌اند که کلید اصلی موفقیت این پروژه و جلب نظر صنایع بزرگ جهان، افزایش راندمان تولید انرژی در چنین سیستم‌هایی است.

برای انجام این پروژه از چه حمایت‌هایی برخوردار بوده‌اید؟

ما از ابتدا فکر می‌کردیم که گروه‌ها و مراکز تحقیقاتی زیادی از ما حمایت کنند و اتفاقا این چنین نیز شده است. به دلیل اهمیت موضوع، برخی شرکت‌های بزرگ خودروسازی جهان از جمله تویوتا وارد عمل شده‌اند و با درک آنچه که در حال انجام آن هستیم، حمایت خود را از کارهای ما اعلام کرده‌اند. از سوی دیگر، وزارت انرژی آمریکا و برنامه ابتکار هیدروژن آن کمک‌های مالی مختلفی به تحقیقات ما کرده‌اند. در کل فکر می‌کنیم در ماه‌های آینده نظر مراکز تحقیقاتی بیشتری را جلب کنیم و البته شما هم می‌دانید که توسعه یک فناوری و رساندن آن به مرحله عملیاتی و کاربردی، صرفا در گرو هزینه‌‌های تحقیقاتی ادامه دار است.

فکر می‌کنید استفاده از سلول‌های سوختی در خودروها از چه زمانی محقق شود؟

بدون شک نمی‌توان گفت در آینده‌ای نزدیک اینچنین خواهد شد، اما ما این چشم‌انداز را داریم که تا یک دهه آتی استفاده از سلول‌های سوختی در برخی خودروها که قابلیت استفاده از آن را داشته باشند، عملی شود. باز هم تکرار می‌کنم که کاربردی شدن این فناوری در مواردی نظیر صنایع خودروسازی، به نظر تولیدکنندگان آنها و البته وضعیت جهانی انرژی بستگی دارد.

دکتر سانگ شاهو هورن در یک نگاه

دکتر سانگ شاهو هورن از محققان برجسته و فعال در آزمایشگاه انرژی الکتروشیمیایی دانشگاه MIT است.

او در سال‌های گذشته عمده تحقیقات خود را روی شیوه‌های مختلف ذخیره‌سازی انرژی در باتری‌های مختلف متمرکز کرده است. در این میان، سلول‌های سوختی موضوعی است که مورد توجه این محقق جوان قرار گرفته است. او که در چین به دنیا آمده، مدرک کارشناسی ارشد خود را از دانشگاه فناوری پکن گرفته و در سال 1998 نیز از دانشگاه فنی میشیگان موفق به اخد مدرک دکتری خود شده است و سپس وارد دانشگاهMIT شد.

مهدی پیرگزی