تولید آزمایشگاهی نانوفتوکاتالیستی برای تهیه‌ی سوخت پاک

یک گروه تحقیقاتی از روسیه و اسپانیا موفق به ساخت نانوفتوکاتالیستی شدند که قادر است از ترکیب متانول و آب، هیدروژن تولید کند. هیدروژن به‌عنوان سوخت پاک مورد استفاده قرار می‌گیرد.

پژوهشگران با استفاده از نانوذرات روتنیوم موفق به ساخت کاتالیستی شدند که قابلیت استفاده برای تولید هیدروژن از آب را دارد. این نانوکاتالیست با استفاده از تابش فرابنفش و مرئی و به روشی سبز، قادر به تولید سوخت هیدروژنی است.

یکی از روش‌های بسیار سبز برای تولید سوخت، استفاده از فرآیند فتوشیمیایی است. در این روش به دمای بالا و ماشین‌آلات پیچیده نیاز نیست و تنها با استفاده از فتوکاتالیست می‌توان از تابش نور خورشید، سوخت تولید کرد.

فتوکاتالیست‌هایی نظیر طلا، پلاتین و پالادیم بسیار مؤثر بوده و می‌توان از آن برای تولید هیدروژن از زیست‌جرم‌ها استفاده کرد. با این حال به دلیل قیمت بالا، استفاده از این کاتالیست‌ها اقتصادی نیست.

محققان دانشگاه دوستی مردم روسیه (RUDN) با همکاری پژوهشگرانی از اسپانیا، با استفاده از نانوذرات روتنیوم تقویت شده با دی‌اکسیدتیتانیوم موفق به ساخت کاتالیستی ارزان و مؤثر برای تولید هیدروژن شدند. آن‌ها این کاتالیست را روی مخلوط آب و متانول استفاده کردند که در نهایت منجر به تولید هیدروژن شد. این اولین باری است که از این نوع مواد برای تولید هیدروژن استفاده می‌شود.

پیش از این، از روتنیوم و دی‌اکسید تیتانیوم به تنهایی برای تولید فتوکاتالیست استفاده شده بود. با ترکیب این دو ماده، محققان نانوفتوکاتالیستی ساختند که می‌تواند عملکردی مشابه پالادیم و پلاتین داشته باشد.

کارایی کوانتومی پالادیم یا ترکیبات مبتنی بر پلاتین بین 1.9 تا 5.1 درصد است، اما در مورد فتوکاتالیست روتنیوم این رقم کمتر از محدوده‌ی فوق است. زمانی که از سه درصد از روتنیوم در این کاتالیست استفاده شود، کاتالیست به حالت بهینه می‌رسد. از آنجایی که مقدار روتنیوم در این کاتالیست کم است، از نظر اقتصادی برای استفاده در صنعت مقرون به صرفه است. مشاهدات محققان نشان می‌دهد که فعالیت کاتالیست روتنیوم در معرض نور مرئی نسبتاً کم است. البته هنوز ساز و کار این پدیده برای محققان شفاف نیست و تحقیقات روی آن ادامه دارد.

نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای در نشریه‌ی Applied Catalysis B: Environmental به چاپ رسیده‌است.