30 آگوست 2021 توسط Kandasamy Prabakar، دانشگاه ملی پوسان
با استفاده از سوخت‌های فسیلی برای مدت بیش از یک قرن برای تقریباً همه چیز، بشریت بحران آب و هوا را ایجاد کرده است. در حال حاضر، دستورالعمل این است که تا سال 2050 به صفر خالص تولید گازهای گلخانه‌ای یا بی طرفی کربن برسیم.
اقتصاد هیدروژنی یکی از راه‌هایی است که در آن جهان خنثی کربن می‌تواند پیشرفت کند. در حال حاضر، ساده‌ترین روش برای تولید سوخت هیدروژن تجزیه الکتروشیمیایی آب است. گذر جریان برق از طریق آب در حضور کاتالیزورها (مواد تقویت کننده واکنش) برای تولید هیدروژن و اکسیژن. با این حال، این واکنش بسیار آهسته است، نیاز به شرایط تخصصی و کاتالیزورهای فلز کمیاب دارد و در مجموع گران است. بنابراین، دستیابی به عملکرد بالای هیدروژن با روش کم مصرف با هزینه کم، چالش برانگیز است. تا به امروز، تولید هیدروژن از تقسیم آب با موفقیت تجاری انجام نشده است.
اکنون، تیمی از محققان دانشگاه ملی پوسان، کره، به سرپرستی پروفسور کانداسامی پراباکار، روشی را برای طراحی یک الکتروکاتالیست جدید ایجاد کرده‌اند که می‌تواند برخی از این مشکلات را حل کند. آثار آن‌ها در 6 آوریل 2021 به صورت آنلاین در دسترس قرار گرفت و در شماره سپتامبر 2021 جلد 292 کاتالیزور کاربردی محیط زیست به صورت چاپی منتشر می‌شود.
پروفسور پراباکار در توصیف این مطالعه می‌گوید: «امروزه 90 درصد هیدروژن از فرایندهای اصلاح بخار که گازهای گلخانه‌ای را به اتمسفر منتشر می‌کند، تولید می‌شود. در آزمایشگاه ما، ما یک الکتروکاتالیست پایدار بر پایه فلز بر روی یک پشتیبانی پلیمری ایجاد کرده‌ایم که می‌تواند به طور موثر هیدروژن و اکسیژن را از آب با هزینه کم از فسفات‌های فلز گذار تولید کند.»
تیم پروفسور پراباکار این الکترولیزر را با قرار دادن یون‌های کبالت و منگنز، به نسبت‌های مختلف، بر روی یک آرایه نانوسیم پلیانیلین (PANI) با استفاده از یک فرآیند ساده گرمابی، ساخت آن‌ها با تنظیم نسبت Co/Mn، سطح کلی بالایی برای واکنش‌ها به دست آوردند و در ترکیب با ظرفیت رسانایی بالای الکترون در نانوسیم PANI، بار سریع‌تر و انتقال جرم بر روی این سطح کاتالیزور تسهیل شد. فسفات دو فلزی همچنین فعالیت الکتروکاتالیستی دو کاره‌ای را برای تولید همزمان اکسیژن و هیدروژن ارائه می‌دهد.
در آزمایشاتی برای آزمایش عملکرد این کاتالیزور، آن‌ها دریافتند که مورفولوژی آن به طور قابل ملاحظه‌ای واکنش بیش از حد را کاهش می‌دهد و در نتیجه بازده ولتاژ سیستم را بهبود می‌بخشد. به عنوان اثبات دوام، حتی پس از 40 ساعت تولید مداوم هیدروژن در 100 میلی آمپر/سانتی متر مربع، عملکرد آن ثابت می‌ماند. و تقسیم آب در ولتاژ ورودی کم فقط 1.54V امکان پذیر بود.
علاوه بر این مزایا، هزینه پایین فلزات انتقالی است. در واقع، سیستم را می‌توان مقیاس بندی کرد و برای کاربرد در تنظیمات بی شمار تنظیم کرد. پروفسور پراباکار در مورد کاربردهای احتمالی آینده توضیح می‌دهد: «دستگاه‌های تقسیم آب که از این فناوری استفاده می‌کنند می‌توانند در محل مورد نیاز برای سوخت هیدروژن نصب شوند و می‌توانند با استفاده از انرژی کم یا یک منبع انرژی کاملا تجدیدپذیر عمل کنند. به عنوان مثال، ما می‌تواند هیدروژن را برای پخت و پز و گرمایش با استفاده از پنل خورشیدی در خانه تولید کند. به این ترتیب، ما می‌توانیم خنثی سازی کربن را تا قبل از سال 2050 به دست آوریم.»
