نانوکاتالیستی جهت تولید ارزان و سریع گاز هیدروژن
گاز هیدروژن در صنایع کلانی همچون صنعت پتروشیمی و همچنین صنایع کوچک‌تر نظیر کارخانه‌های تولید روغن خوراکی، مواد شوینده و چسب مورد نیاز است.
با وجود اینکه هیدروژن دومین عنصر فراوان در طبیعت است، اما به دلیل میل ترکیبی بالای آن، به‌صورت عنصری در دسترس نیست. هیدروژن را می‌توان از سوختن مواد فسیلی نظیر زغال‌سنگ، نفت و گاز به دست آورد. امروزه فرایندهای مختلف دیگری نیز جهت تولید هیدروژن معرفی شده و مورد ارزیابی قرار گرفته‌است. با این وجود در حال حاضر 98 درصد از کل هیدروژن تولید شده در جهان از احتراق سوخت‌های فسیلی حاصل می‌شود. محصولات تولید شده‌ی ناشی از سوختن هیدروژن در حضور هوا و حرارت فقط آب است، بنابراین این گاز علاوه بر کاربردهای فراوانش در صنایع مختلف، می‌تواند به‌عنوان یک سوخت پاک مورد استفاده قرار بگیرد.
به گفته‌ی دکتر محمدحسن لقمانی، مجری طرح، هدف از انجام این طرح سنتز یک نانوکاتالیست کارآمد جهت تسریع مؤثر واکنش تولید گاز هیدروژن بوده است.
این محقق در خصوص مزایای استفاده از این نانوکاتالیست گفت: «تولید هیدروژن به کمک نانوذرات موجب می‌شود نیاز به استفاده از منابع فسیلی مرتفع گردد. همچنین ازآنجایی‌که ذخیره‌ی گاز هیدروژن در سیلندر با خطر انفجار همراه است، استفاده از این روش شرایطی را فراهم می‌کند تا گاز هیدروژن در حین تولید در محل موردنظر همزمان مصرف شود.»
وی ادامه داد: «سدیم بوروهیدرید یک ماده‌ی معدنی است که بیشترین مقدار هیدروژن را در بین هیدریدهای فلزی دارد. با استفاده از فرایند هیدرولیز کاتالیستی می‌توان گاز هیدروژن را از این ماده آزاد کرد. ازاین‌رو از نانوذرات کبالت بورید به‌عنوان کاتالیست در فرایند هیدرولیز سدیم بوروهیدرید استفاده شده است. نانوذرات کبالت بورید به دلیل انرژی سطحی بالا تمایل دارند به شکل کلوخه تجمع یابند. در این طرح با استفاده از تری فنیل فسفین و یون‌های لانتانیم و زیرکونیم، نانوذرات کبالت بورید بدون تجمع سنتز شدند. استفاده از این نانوکاتالیست‌های پایدار شده موجب می‌شود بازده فرایند هیدرولیز به بیش از 95 درصد افزایش یابد.»
در طرح حاضر نانوکاتالیست کبالت بورید در شرایط رفلاکس و در جو گاز آرگون سنتز شده و به‌منظور پایدار کردن آن از تری فنیل فسفین استفاده شده است. در ادامه نانوذرات سنتز شده توسط روش‌های XRD، TEM، BET و ICP مشخصه یابی شده‌اند. همچنین اثر یون‌های لانتانیم و زیرکونیم نیز بر مورفولوژی و اندازه‌ی ذرات و فعالیت کاتالیستی نانوکاتالیست سنتز شده مورد ارزیابی قرار گرفته است.
به گزارش ستاد توسعه فناوری نانو،این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر محمدحسن لقمانی و دکتر عبدالله فلاح شجاعی – اعضای هیأت علمی دانشگاه گیلان- است. نتایج این کار در مجله‌ی International Journal of Hydrogen Energy (جلد 40، سال 2015، صفحات 6573 تا 6581) به چاپ رسیده است.
