دانشمندان روسی راهی برای گران کردن سوخت هیدروژن پیدا می کنند

فن آوری

URL کوتاه دریافت کنید

دانشمندان دانشگاه پلی تکنیک تومسک (TPU) یک فناوری منحصر به فرد برای به دست آوردن یک ماده امیدوار کننده توسعه داده اند: کاربید تنگستن مکعب با خلوص بالا ، که قادر خواهد بود جایگزین کاتالیزورهای گران قیمت پلاتین شود و هزینه تولید سوخت هیدروژن را کاهش دهد.

از هیدروژن به طور گسترده ای در تصفیه روغن و تولید کود استفاده می شود. همچنین این یک سوخت سازگار با محیط زیست است که هنگام سوختن آب تمیز تولید می کند. هزینه تولید هیدروژن به طور مستقیم بر توسعه انرژی تأثیر می گذارد ، به همین دلیل بسیاری از تیم های تحقیقاتی در سراسر جهان به دنبال راهی برای جایگزینی کاتالیزورهای سنتی و بسیار گران گروه پلاتین با مواد جدید هستند.

کاربید تنگستن مکعب با خلوص بالا ماده امیدوار کننده ای برای این امر است. به گفته دانشمندان ، دستیابی به آن در شرایط عادی بسیار دشوار است و سنتز آن به دمای حدود 3000 درجه سانتیگراد و سرعت خنک سازی زیاد نیاز دارد. یک تیم تحقیقاتی به سرپرستی الکساندر سیوکوف ، دکتر علوم فنی ، استاد دانشگاه TPU ، موفق به بدست آوردن این ماده با خلوص بالا (تا 95٪) با نصب علمی منحصر به فرد: یک شتاب دهنده مگنتوپلاسما کواکسیال شد.

این نصب اجازه می دهد تا با استفاده از جت های سریع پلاسما دمای بالا و خنک سازی سریع حاصل شود. مواد اولیه مورد استفاده پودرهای تنگستن و کربن سیاه به راحتی در دسترس و نسبتاً ارزان هستند که سپس در یک پدال دهنده قرار می گیرند. وقتی جت پلاسما به محفظه کار می رود ، پودرها در واکنش شیمیایی پلاسما به کاربید تنگستن مکعب تبدیل می شوند.

طبق گفته ایوان شاننکوف ، دانشیار گروه TPU برای نیرو و برق ، ویژگی های سنتز دینامیک پلاسما (ایجاد جت های پلاسما فوق سریع بیش از سه کیلومتر در ثانیه ، سرعت خنک سازی بالا و پالس بودن فرایند کمتر از یک میلی ثانیه) اجازه می دهد ذرات کاربید تنگستن مکعب در اندازه نانو (کمتر از 70 نانومتر) در پوسته های کربن تشکیل شود.

وی گفت: “از چنین سازه هایی با موفقیت در واکنش به دست آوردن هیدروژن از آب توسط الکتروکاتالیز استفاده می شود. این کار استفاده از فلزات نجیب و گران قیمت پلاتین را به حداقل می رساند”.

به گفته این دانشمند ، چندین تیم تحقیقاتی در سراسر جهان مشغول سنتز مواد کامپوزیتی بر اساس کاربید تنگستن مکعب هستند. روش سنتز پلاسمودینامیک امکان غلبه بر بسیاری از محدودیت های مربوط به بدست آوردن این ماده را فراهم کرده است.

دانشمندان TPU به همراه محققان دانشگاه جیلین و دانشگاه چینگدائو (چین) ، پتانسیل بالای استفاده از این ماده برای تولید الکتروکاتالیستی هیدروژن را تأیید کرده اند.

در آینده نزدیک ، دانشمندان می خواهند یاد بگیرند که چگونه خصوصیات مواد را کنترل کنند تا فعالیت کاتالیزوری آن بیشتر شود و استفاده از فلزات نجیب گران قیمت کاملاً کنار گذاشته شود.

این مطالعه به عنوان بخشی از کمک هزینه بنیاد علمی روسیه به شماره 19-13-00120 انجام شده است.

نتایج تحقیق در مجله آلیاژها و ترکیبات منتشر شد.