پژوهشگران دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهرری و دانشگاه علوم مالزی موفق به ساخت نانوحسگر گلیسرول و یک آند با کیفیت جهت استفاده در پیل‌های سوختی الکلی با بازدهی و پایداری مطلوب شدند. گلیسرول آزاد به عنوان محصول فرعی، یکی از مهمترین ناخالصی‌های همراه در سوخت غیرفسیلی و پاک بیودیزل شناخته شده است.
ساخت نانوحسگری برای خالص‌سازی سوخت پاک بیودیزل
|
پژوهشگران دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهرری و دانشگاه علوم مالزی با ارائه روشی برای سنتز الکتروشیمیایی نانوذرات نیکل و اصلاح سطح الکترود گرافیت کامپوزیتی با این نانوذرات به کمک روش ولتامتری، موفق به ساخت همزمان نانوحسگر گلیسرول و یک آند با کیفیت جهت استفاده در پیل‌های سوختی الکلی با بازدهی و پایداری مطلوب شدند. گلیسرول آزاد به عنوان محصول فرعی، یکی از مهمترین ناخالصی‌های همراه در سوخت غیرفسیلی و پاک بیودیزل شناخته شده است.
امروزه محققان کشورهای توسعه یافته و در حال توسعه توجه ویژه‌ای به تولید بیودیزل و خالص‌سازی آن به عنوان یک منبع انرژی نو و سوخت غیرفسیلی ارزان و پاک که می‌تواند جایگزین مناسبی برای سوخت‌های فسیلی تجدید ناپذیر و رو به پایان باشد، نموده‌اند. در همین راستا به علت تولید محصولات فرعی در طی فرآیند تولید بیودیزل (استریفیکاسیون روغن‌های گیاهی)، خالص‌سازی آن از اهمیت بالایی برخوردار است، لذا استفاده از یک روش راحت و ارزان با دقت و حساسیت بالا برای اندازه‌گیری ناخالصی‌های مهم آن، قبل از خالص‌سازی بیودیزل همواره مدنظر است. گلیسرول آزاد نیز یکی از محصولات فرعی در حین تولید سوخت بیودیزل است که شناسایی و اندازه‌گیری آن، به عنوان مهمترین ناخالصی محصول تولید شده، بسیار حائز اهمیت است.
دکتر رامین محمدعلی‌تهرانی استادیار دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهرری در رابطه با این کار تحقیقاتی گفت: «هدف از این کار تحقیقاتی ساخت یک حسگر ارزان با دقت و حساسیت بالا برای اندازه‌گیری گلیسرول آزاد بوده است که به عنوان محصول فرعی و یک ناخالصی مهم همراه بیودیزل تولید می‌شود. به همین منظور در این کار تحقیقاتی ابتدا سطح الکترود گرافیت کامپوزیتی به کمک روش ولتامتری به‌وسیله‌ی نانوذرات نیکل با اندازه متوسط حدود ۱۰ نانومتر اصلاح گردید. سپس این الکترود اصلاح شده به‌دلیل وجود نانوکاتالیست نیکل در سطح آن، جهت الکترو -اکسایش و اندازه‌گیری گلیسرول آزاد در بیودیزل مورد بررسی و استفاده قرار گرفت.»
وی ادامه داد: «این کار تحقیقاتی با سنتز الکتروشیمیایی نانوذرات نیکل به روش ولتامتری بر روی بستر گرافیت کامپوزیتی شروع شد که بعد از شناسایی نانوذرات نیکل به بررسی اکسایش الکتروکاتالیستی گلیسرول پرداختیم و شرایط مختلفی از جمله محیط قلیایی و اثر پارامترهای سرعت اسکن، غلظت گلیسرول و پایداری الکترود را مورد بررسی قرار دادیم. در آخر برای بررسی مطابقت داده‌های به‌دست آمده، موارد بررسی شده بر روی چند نمونه حقیقی بیودیزل به صورت کمّی مورد ارزیابی قرار گرفت.»
در روند اجرای سنتز الکتروشیمیایی نانوذرات نیکل با توجه به خاص بودن روش مورد اجرا که تغییراتی در روش اجرای ولتامتری داده شده بود، ساختار کمیاب نیکل یعنی hcp به‌دست آمد. به گفته دکتر تهرانی آخرین گزارش علمی منتشر شده جهت سنتز الکتروشیمیایی hcp نیکل با اندازه حدود ۱۰۰ نانومتر مربوط به ۴۷ سال پیش توسط Wright and Goddark, Philos. (Mag. 11 (1965) 485) است. این در حالی است که دکتر تهرانی در سال ۲۰۰۹ کاربرد اولیه این الکترود در اکسایش الکتروکاتالیستی متانول را در مجله Fuel Cells (جلد ۹، شماره ۵، صفحه ۵۸۷-۵۷۹) گزارش کرده است.
وی در ادامه به نتایج کار تحقیقاتی اشاره و بیان کرد: «به‌طور خلاصه نتیجه کلی این کار تحقیقاتی تهیه یک الکترود یا نانوحسگر الکتروشیمیایی بر پایه نانوکاتالیست نیکل برای تعیین و اندازه‌گیری گلیسرول بویژه گلیسرول آزاد در بیودیزل با حساسیت ۰۳۳/۰ میلی‌مولار است. از دیگر نتایج مهم این طرح قابلیت این الکترود در اکسایش الکتروکاتالیستی الکل‌ها بویژه گلیسرول و متانول با تولید جریان آندی قابل ملاحظه‌ای است که می‌تواند به عنوان آند در پیل‌های سوختی الکلی مستقیم (DAFCs) مورد استفاده و کاربرد قرار گیرد.»
دکتر تهرانی دلیل این حساسیت بالای نانوحسگر را به علت اندازه نانویی این مواد دانست و گفت: «به دلیل کوچک بودن اندازه سایز نانوذرات نیکل (حدود ۱۰ نانومتر)، که به صورت یکنواختی بر روی سطح بستر گرافیت کامپوزیتی پوشیده شده، مساحت سطح یا به عبارتی سایت‌های فعال کاتالیستی در سطح الکترود افزایش یافته و لذا تولید جریان آندی قابل ملاحظه بوده و حساسیت الکترود (نانوحسگر) برای اندازه‌گیری مقادیر کم گلیسرول به شکل قابل ملاحظه‌ای افزایش یافته است.»
به گفته دکتر تهرانی، محققان ایرانی به ویژه محققان پژوهشگاه صنعت نفت و دانشگاه تربیت مدرس در سال‌های اخیر توجه زیادی به مطالعه و تولید بیودیزل داشته و نمونه‌های نیمه‌صنعتی و تا حدی صنعتی آن نیز تولید گشته است و این نانوحسگر الکتروشیمیایی می‌تواند در صنایع تولید بیودیزل و مراکز تحقیقاتی مرتبط با آن مورد استفاده قرار گرفته و میزان گلیسرول آزاد بیودیزل را اندازه‌گیری نماید. همچنین وی در ادامه اضافه کرد: «از دیگر کاربرد‌های این طرح، استفاده از این الکترود پوشیده از نانوذرات نیکل به عنوان آند در صنایع تولید پیل‌های سوختی بر پایه الکل مستقیم (به عنوان یک منبع تولید انرژی نو و غیر فسیلی دیگر) است.»
نتایج این کار تحقیقاتی که با مشارکت پروفسورSulaiman Ab Ghani استاد دانشکده شیمی دانشگاه علوم مالزی صورت گرفته است، در مجله Electrochimica Acta (جلد ۷۰، شماره ۱۳، ۳۰ ماه می سال ۲۰۱۲) منتشر شده است. علاقمندان می‌توانند متن مقاله را در صفحات ۱۵۳ الی ۱۵۷ همین شماره مشاهده نمایند. |
