گره کور پیل های سوختی با فناوری نانو باز شد
نکسترو: دانشمندان راهکاری نوآورانه برای کاهش نشت سوخت و افزایش راندمان پیل های سوختی ارایه داده اند که به کمک این یافته چالش دیرینه حوزه انرژی پاک حل می شود.
به گزارش گروه علمی ایرنا از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، محققان دانشگاه وندربیلت (Vanderbilt University) در آمریکا به همراه همکارانی از دانشگاه های کلگری (University of Calgary) و وسترن (Western University) در کانادا، موفق به توسعه روشی مبتنی بر گرافن شده اند که می تواند قدمی بزرگ در بهبود عملکرد پیل های سوختی بدون قربانی کردن راندمان آنها باشد.
این یافته، یک چالش دیرینه در عرصه انرژی پاک را حل می کند و می تواند به تسریع گذار جهانی به سوی اقتصاد مبتنی بر هیدروژن کمک نماید.
پیل های سوختی به غشاهای تبادل پروتون (PEM) وابسته اند که پروتون ها را از خود عبور می دهند، اما باید در مقابل عبور مولکول های بزرگ تری چون هیدروژن مقاومت کنند. یکی از راهکارهای رایج برای بهبود عملکرد، نازک کردن این غشاهاست، که موجب کاهش مقاومت و افزایش چگالی توان می شود. اما این کاهش ضخامت به طور معمول به قیمت افزایش نشت هیدروژن تمام می شود و بازده کلی سیستم را پایین می آورد.
در این پژوهش، این تیم تحقیقاتی با افزودن یک لایه تک اتمی از گرافن تولیدشده با روش رسوب دهی شیمیایی از بخار (CVD graphene) به ساختار PEM، توانستند نشت هیدروژن را تا بالاتر از ۵۰ درصد کاهش دهند، بدون این که رسانایی پروتونی غشا کم شود.
لایه گرافنی به کاررفته دارای منافذی در ابعاد اتمی و نانومتری است که مانند یک صافی هوشمند عمل می کند: به پروتون ها اجازه عبور می دهد، اما در مقابل عبور مولکول های بزرگ تری مانند گاز هیدروژن مقاومت می کند. این خاصیت منحصربه فرد خصوصاً در سیستم های پیل سوختی که نیاز به دقت بالا و نشت بسیار پایین دارند، اهمیت بالایی دارد.
پیران کیدامبی (Piran Kidambi)، استادیار مهندسی شیمی و زیست مولکولی دانشگاه وندربیلت، در توضیح اهمیت این موفقیت اظهار داشت: شما می خواهید پروتون ها عبور کنند، اما مولکول های هیدروژن را حفظ کنید. روش ما بدون کاهش عملکرد نسبت به غشاهای معمولی، نشت سوخت را به صورت شایان توجهی کم می کند. این در این زمینه بسیار اهمیت دارد.
این تکنولوژی جدید، تنها به بهبود طراحی های فعلی محدود نمی شود؛ بلکه افق های تازه ای برای آینده ای مبتنی بر هیدروژن نیز می گشاید. استفاده از این غشاهای تقویت شده می تواند راندمان پیل های سوختی را در صنایعی مانند حمل و نقل سنگین (کامیون ها، کشتی ها و قطارها) به صورت شایان توجهی ارتقا دهد؛ حوزه هایی که الکتریکی کردن آنها به سبب مصرف انرژی بالا با چالش روبروست.
کیدامبی در ادامه اضافه کرد: کاربردهای هیجان انگیزی در پیش داریم. زیرساخت های تولید و انتقال هیدروژن هنوز محدود است. اما تصور کنید بتوانیم هیدروژن را از منابعی همچون ضایعات کشاورزی یا صنعتی تولید و با بهره گیری از غشاهایی مانند محصول ما، آنرا تصفیه کرده و در پیل های سوختی بسیار کارآمد به کار ببریم تا سامانه های حمل و نقل و انرژی را بدون کربن نماییم.
منبع: nextru.ir
مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب