1
ستاد ویژه توسعه فناوری نانو Iran Nanotechnology Innovation Council بستن
  • ستاد ویژه توسعه فناوری نانو

  • بانک اطلاعات شاخص های فناوری نانو

  • سایت جشنواره فناوری نانو

  • سیستم جامع آموزش فناوری نانو

  • شبکه آزمایشگاهی فناوری نانو

  • موسسه خدمات فناوری تا بازار

  • کمیته استانداردسازی فناوری نانو

  • پایگاه اشتغال فناوری نانو

  • کمیته نانو فناوری وزارت بهداشت

  • جشنواره برترین ها

  • مجمع بین المللی اقتصاد نانو

  • اکو نانو

  • پایگاه اطلاع رسانی محصولات فناوری نانو ایران

  • شبکه ایمنی نانو

  • همایش ایمنی در نانو

  • گالری چند رسانه ای نانو

  • تجهیزات فناوری نانو

  • صنعت و بازار

  • باشگاه نانو

تولید سوخت هیدروژنی از ضایعات سلولزی به کمک نانوکاتالیست پایه کربنی

موضوع : علم و پژوهش کلمات کلیدی : نانوکاتالیست - هیدروژن - کربن فعال تاریخ خبر : 1397/08/21 تعداد بازدید : 315

پژوهشگران دانشگاه تهران نانوکاتالیستی پایه کربنی سنتز کرده‌اند که توانایی بالایی در تبدیل ضایعات سلولزی به سوخت هیدروژنی از خود نشان داده‌است. در سنتز پایه‌ی این نانوکاتالیست از ساقه‌ی کلزا استفاده شده‌است. صنایع نفت، گاز و پتروشیمی را می‌توان از مهم‌ترین مصرف‌کننده‌های گاز هیدروژن به‌شمار آورد.

نانوکاتالیست پایه کربنی به‌منظور تبدیل ضایعات گیاهی به هیدروژن توسط محققان دانشگاه تهران سنتز شد. سنتز این نانوکاتالیست در مقیاس آزمایشگاهی صورت گرفته و در صورت تبدیل شدن به مقیاس صنعتی می‌تواند نقش مهمی در مرتفع سازی نیاز صنایع نفت و گاز به گاز هیدروژن ایفا کند.

سید محمد سلیمی، دانشجوی مقطع دکتری دانشگاه تهران، هدف از انجام این طرح را تلاش برای به حداکثر رساندن بازدهی فرایند ترموشیمیایی استخراج هیدروژن از زیست‌توده در محیط آب فوق بحرانی عنوان کرد و افزود: «در طرح حاضر ابتدا سعی شد تا با بهینه کردن پارامترهای فرایندی، میزان گاز هیدروژن استخراج‌شده از زیست‌توده را افزایش داده و در مرحله‌ی بعد با سنتز یک نانوکاتالیست پایه کربنی، این میزان را به حداکثر مقدار خود برسانیم.»

وی خاطرنشان کرد: «در طرح حاضر از ساقه‌ی کلزا جهت تولید پایه‌ی این نانوکاتالیست استفاده شده‌است، این موضوع نانوکاتالیست سنتز شده در این طرح را به یک ماده‌ی نسبتاً ارزان و دوست‌دار محیط‌ زیست تبدیل کرده‌است.»

سلیمی در ادامه افزود: «یکی از مهم‌ترین نوآوری‌های این طرح، استفاده از ساقه‌ی گیاه کلزا جهت تولید کربن فعال است. کربن فعال سنتزشده‌ی ساختاری متخلخل و مقیاس حفرات آن در حد نانومتر بود. وجود این تخلخل‌های نانومتری و در پی آن مساحت سطح بسیار بالا به همراه گروه‌های عاملی موجود بر سطح آن موجب شد تا اجزای دیگر نانوکاتالیست قادر باشند با توزیع مناسبی بر روی پایه‌ی کاتالیست قرار گیرند.»

این محقق پیرامون مراحل انجام این طرح گفت: « در این پروژه به‌طور ویژه به بررسی و مقایسه‌ی عملکرد کاتالیست‌های نیکل بر پایه‌ی کربن فعال سنتزی نسبت به همتایان شناخته شده تر خود بر پایه‌ی گرافن در فرآیند گازی‌سازی هیدروترمال ضایعات سلولوزی ساقه‌ی کلزا جهت تولید بیشترین میزان گاز هیدروژن ممکن پرداخته شد. در بخش اول کار، مهم‌ترین عوامل کنترل‌کننده مانند دما، زمان واکنش و غلظت خوراک در غیاب هرگونه کاتالیست جهت بهینه‌سازی تأثیر پارامترهای عملیاتی بر عملکرد گاز هیدروژن، مورد بررسی قرار گرفت. در بخش دوم پروژه‌ی مذکور، عملکرد و خواص کاتالیست‌های دوفلزی گوناگون (نیکل به‌عنوان فلز اصلی و فلزاتی همچون روتنیوم، کبالت و مس به‌عنوان ارتقادهنده) نشانده شده بر روی نانوصفحات گرافن با استفاده از آزمون‌های مختلف مانند XRD، H2-TPR و FESEM مورد بررسی قرار گرفت. در بخش نهایی طرح، به کمک نتایج به‌دست‌آمده از دو بخش قبلی، نانوکاتالیست نهایی بر روی پایه‌ی کربن فعال سنتز و ارزیابی شد.»

نتایج به‌دست‌آمده از آزمون‌های انجام‌شده بر روی کاتالیست پایه گرافنی و کاتالیست بر پایه‌ی کربن فعال از عملکرد بهتر کاتالیست بر پایه‌ی کربن فعال حکایت دارد. توزیع مناسب فلزات بر سطح کربن فعال را می‌توان از عوامل مهم بهبود عملکرد کاتالیستی این ماده دانست.

در دهه‌های اخیر، وابستگی بیش‌ازحد به سوخت‌های فسیلی، مشکلات جدی محیطی مانند اثرات گلخانه‌ای و آلودگی هوا را افزایش داده‌است. علاوه بر این، یک آینده‌ی بدون سوخت فسیلی غیرمنتظره نیست؛ زیرا این منابع تخلیه بی‌نهایت نیستند و بازسازی طبیعی آن‌ها زمان‌بر است. هیدروژن به‌عنوان یک سوخت پاک و تجدید پذیر می‌تواند به ما کمک کند تا آینده‌ای سبز بسازیم.

این تحقیقات حاصل تلاش‌های سید محمد سلیمی و سیده حوا هاشمی- دانشجویان مقطع دکتری دانشگاه تهران- سالار بالو و کمیل کهنسال- دانشجویان مقطع کارشناسی ارشد دانشگاه تهران- و دکتر احمد توسلی- عضو هیأت علمی دانشگاه تهران- است. نتایج این کار در مجله‌ی‌ Applied Catalysis B: Environmental با ضریب تأثیر 11.698 (جلد 239، سال 2018، صفحات 383 – 397 ) به چاپ رسیده‌است.