تلاش محققان شیمی برای دستیابی به روش کارآمدتر در ذخیره انرژی

به گزارش روابط‌عمومی بنیاد ملی علم ایران(INSF)، علم شیمی از علم‏‌های پویا و فعالی است که خدمات زیادی به بشر و محیط‌ زیست کرده است. ازاین‌رو، بنیاد ملی علم ایران از طرح‏‌های تحقیقاتی در این حوزه‏، حمایت می‌‏‌کند.

«بخش اول: جستجوی کاتالیزور دومنظوره‏ کارآمد برای شکافتگی آب و بخش دوم: طراحی محاسباتی حلال اتکتیک عمیق برای کاربرد‌های جداسازی» عنوان طرحی است که نسیمه لاری دشتی در قالب رساله‏ دکتری با راهنمایی دکتر افشان مهاجری و حمایت بنیاد ملی علم ایران به پایان رسانده است.

لاری دشتی با مدرک دکتری تخصصی شیمی-شیمی فیزیک از دانشگاه شیراز درباره‏ این طرح توضیح داد: یکی از چالش‌برانگیزترین موضوعات درسال‌‏‌های اخیر، ایجاد و ذخیره‏‌سازی انرژی پاک و پایدار و همچنین دستیابی به پیشرفت‏‌ها و فناوری‏‌هایی برای بهره‌برداری از این منابع است. می‌‏‌توان گفت ایجاد انرژی فراوان، عامل اصلی و کلیدی برای تحولات دردنیای مدرن است. تولید انرژی از احتراق سوخت‏‌های فسیلی علاوه برکاهش منابع، منجر به آلودگی محیط زیست و عامل فشار‌های بیشتر بر تغییرات آب‌وهوا، به‌ویژه با افزایش جمعیت جهانی خواهد بود.

وی ادامه داد: امروزه کاهش سوخت‌های فسیلی تجدیدناپذیر و اثرات مخرب استفاده از آن‌ها بر محیط زیست، به تحقیقات بسیاری در زمینه‏ فناوری‌های نوآورانه منجر شده است. بر این اساس و در این زمینه، رویکرد جذاب تولید گاز H۲ از آب به روش الکتروکاتالیزوری بخش اصلی و عمده‌ای از این تحقیقات و فن‏اوری‏‌ها را شامل می‌شود که توجه زیادی را به‌خود جلب کرده است.

وی افزود: از آنجایی که در بیشتر موارد فلزات گران‌قیمتی مانند پلاتین به عنوان کاتالیزور‌های عالی و مناسب برای شکافتگی آب در نظرگرفته می‌‏شود. در بخش اول این پژوهش، به صورت نظری به دنبال یافتن الکتروکاتالیزوری قدرتمند، ارزان‌قیمت و فعال بودیم که جایگزینی مناسب برای پلاتین باشد تا بتوانیم یک روش‌ امیدوارکننده برای حل مشکلات انرژی و زیست‌محیطی ارائه دهیم.

این محقق و پژوهشگر در ادامه بیان کرد: استفاده از الکتروکاتالیزور‌های تک اتمی با فلزاتی با درصد فراوانی بالا مانند مس و آهن در این بخش از پژوهش، منجر به معرفی الکتروکاتالیزور‌های بادوام و فعال شد.

وی تصریح کرد: هدف اصلی در بخش دوم این تحقیق، طراحی حلال‌های سبز و مقرون‌به‌صرفه‌ای بود که قابلیت جایگزینی با ترکیبات آلی فرار را داشته باشند. با بررسی ترکیبات متنوعی از حلال‏‌ها می‌توان به این مهم دست یافت.

لاری دشتی اضافه کرد: ازآنجاکه حلال جز اصلی در یک فرآیند شیمیایی است، سبز یا بی‏‌خطر بودن یک فرآیند شیمیایی اغلب به خاصیت حلال بستگی دارد. از این لحاظ، در شیمی و مهندسی شیمی حلال‌های آلی سنتی معمولاً پرهزینه‌ترین حلال‏‌ها و تهدیدکننده‏ محیط زیست به حساب می‌‏آیند. در دمای بالاتر از نقطه جوش، واکنش باید در راکتور‌های مهروموم‌‌شده تحت فشار بالا انجام شود، که برای تولید مداوم خطرناک و سخت است. بنابراین، ساختن حلال‌هایی که طبیعت آن‌ها سبز و مقرون‌به‌صرفه باشد، اهمیت زیادی دارد.

وی تأکید کرد: همان‌طور که می‌دانید هر روز به بحران‌های انرژی و آلودگی محیط‏ زیست ناشی از اتکای زیاد به سوخت‌‏‌های فسیلی افزوده می‌شود. بنابراین، لازم و ضروری است که ایجاد و استفاده از انرژی پاک و پایدار بیش از پیش در اولویت قرارگیرد. به همین منظور، توسعه‏ الکتروکاتالیزور‌های واکنش تکامل اکسیژن و هیدروژن حاوی عناصر فراوان و ارزان‌قیمت به‌جای استفاده گسترده از سلول‌های سوختی توصیه می‌شود.

لاری دشتی خاطر نشان کرد: نتایج این تحقیق، می‌‏‌تواند در دست‏یابی به روش‌های کارآمدتر برای ذخیره‌سازی انرژی و طراحی حلال‏‌های بی‌‏خطر برای مصارف صنعتی به کار گرفته شود.

لاری دشتی در خصوص چالش‏‌های پیش ‏روی این پژوهش گفت: تعداد ناکافی سیستم‏‌های محاسباتی، سنگین و زمان‌بر بودن محاسبات، شیوع بیماری کرونا و عدم دسترسی به سیستم‏‌ها از راه دور از چالش‌های موجود بود. همچنین، عدم دسترسی کافی به منابع و رفرنس‌‏‌های بروز منتشرشده، عدم وجود پایگاه داده جامع‌ از حلال‌های اتکتیک عمیق از سایر مواردی بود که پیشرفت تحقیق را با چالش‏‌های عمده‌ای مواجه کرد.