در پژوهشگاه دانش های بنیادی محقق شد: آینده‌ای روشن در عرصه صنعت انرژی با تولید هیدروژن خورشیدی
بسپار/ایران پلیمر در پژوهشگاه دانش‌های بنیادی، پژوهشگران کشور توانستند با استفاده از فناوری سیلیکون و نور خورشیدی به بازدهی تولید هیدروژن بیش از ۱۱درصد دست یابند که یکی از بیشترین بازدهی‌های حاصل‌شده در جهان از این فناوری است.
محققان پژوهشگاه دانش‌های بنیادی با ارائه طرحی درباره ساخت مولد هیدروژن خورشیدی با بازده ۱۱٫۳درصدی تبدیل انرژی خورشیدی به گاز هیدروژن توانستند کمک شایانی به صنایع شیمیایی، پالایشگاه‌ها، پتروشیمی و حمل‌ونقل کنند که در مقایسه با بازده‌های گزارش‌شده در سطح بین‌المللی جزء بالاترین بازده‌ها است. علاوه بر این میزان پایداری سلول‌های سیلیکونی را به میزان قابل توجهی برای کاربردهای تجزیه فوتوالکتروشیمیایی آب و تولید هیدروژن ارتقا دادند. به گفته پژوهشگر این طرح، مواد اولیه و فرآیندهای مورداستفاده در این طرح ارزان‌قیمت بوده و قابلیت پیاده‌سازی در مقیاس بزرگ را دارند. این امر سبب می‌شود که با افزایش بیشتر بازدهی و پایدارسازی کامل مولد هیدروژن، امکان تولید انبوه آن وجود داشته باشد. این امر نهایتاً به کاهش هزینه هیدروژن تولیدشده منجر خواهد شد.
هیدروژن گاز مهمی در صنایع شیمیایی و پالایش است که توجه روز‌افزونی در صنعت حمل‌ونقل را نیز به خود جلب می‌کند. امروزه بیش از ۹۵درصد هیدروژن با تغییر شکل متان انجام می‌شود که در آن بخار آب و گاز متان در دمای حدود ۸۰۰ درجه سانتی‌گراد واکنش داده و گاز هیدروژن و مونوکسید کربن تولید می‌کنند. مشکل اصلی این فناوری این است که فقط در حجم تولید بالا اقتصادی است و به‌علاوه طی آن مونوکسید کربن تولید می‌شود که آلودگی محیط زیست را به همراه دارد. روش دیگر تولید هیدروژن، الکترولیز آب است که چند درصد از هیدروژن مصرفی در جهان توسط آن تولید می‌شود. چالش فناوری الکترولیز، قیمت بالای کاتالیست‌های مورداستفاده در آن و هزینه بالای برق در مقایسه با گاز طبیعی است.
علی دبیریان پژوهشگر پژوهشگاه دانش‌های بنیادی و مدیر این طرح گفت: « راه‌کاری که در این پژوهش به آن پرداخته شده است بر دو محور استوار است: ۱- سنتز نانوکاتالیست‌های پایه نیکل و آهن که عملکرد قابل‌مقایسه و در بعضی موارد بهتر از کاتالیست‌های پلاتین و ایریدیوم دارند که به‌طور سنتی در الکترولیز آب استفاده می‌شود. ۲- ساخت ماژول‌های خورشیدی سیلیکونی مناسب و پایدارسازی آن‌ها در آب برای تأمین برق موردنیاز الکترولیز از نور خورشید. در این طرح از فناوری خورشیدی سیلیکونی استفاده شده است که با قیمت مناسب و مقیاس تولید بالا در دسترس است. سلول خورشیدی سیلیکونی به دلیل جذب مطلوب نور خورشید، رسانایی الکتریکی مؤثر برای انتقال حامل‌های بار و نیز ارزان‌قیمت‌بودن و سازگاری با محیط زیست یکی از بهترین مواد به عنوان نیمه‌هادی الکترودهای سلول فوتوالکتروشیمیایی است. اصلی‌ترین چالش فناوری سلول‌های خورشیدی سیلیکونی برای استفاده به عنوان الکترودهای تولید هیدروژن خورشیدی، عدم پایداری آن‌ها در محلول‌های آبی است. در این طرح، شبکه‌ی نقره‌ای سطح سلول خورشیدی سیلیکونی استاندارد با فلز مس جایگزین شده است که علاوه بر پایداری بیشتر در محلول‌های آبی، ارزان‌قیمت نیز هست. علاوه بر آن با لایه‌نشانی نانوکاتالیست مبتنی بر فلزات ارزان‌قیمت نیکل و آهن بر روی فلز مس، خواص کاتالیستی الکترود بهبود یافته است. این نانوصفحه‌ها دارای سطح فعال مؤثری با الکترولیت هستند و موجب افزایش بازده تبدیل انرژی خورشیدی به هیدروژن در سامانه نهایی می‌شوند.»
