پژوهشگران دانشگاه کاشان در یک پژوهش آزمایشگاهی موفق به استخراج نانوصفحات کربن فعال از زغال‌سنگ شده و قابلیت آن‌ها را در ذخیره‌سازی هیدروژن مورد بررسی قرار دادند. هیدروژن را می‌توان یکی از پاک‌ترین منابع انرژی جهان قلمداد کرد.
به کارگیری نانوصفحات کربنی سنتز شده از زغال‌سنگ در ذخیره‌ی هیدروژن
امروزه به دلایل مختلف از جمله توسعه‌ی روزافزون صنایع مختلف در جهان و لزوم حفظ منابع سوخت فسیلی برای نسل‌های آینده، جهان با دو معضل مهم یعنی آلودگی‌های زیست‌محیطی و کاهش منابع سوخت‌های فسیلی روبه‌رو است. یکی از راه‌کارهای حل این معضلات، روی آوردن به استفاده از انرژی‌های پاک نظیر هیدروژن است. برای اینکه بتوان هیدروژن را جایگزینی برای سوخت فسیلی دانست، ابتدا باید آن را ذخیره کرد. ذخیره‌سازی ارزان هیدروژن یکی از چالش‌های اصلی در استفاده‌ی گسترده از این سوخت پاک است.
دکتر سعید معصوم، عضو هیأت‌علمی دانشگاه کاشان، ضمن برشمردن مزایای متعدد هیدروژن به‌عنوان یک سوخت پاک، در خصوص اهداف دنبال شده در این طرح گفت: «هیدروژن به دلایلی چون فراوانی، تمایل واکنش‌دهندگی بالا و عدم آلایندگی محیط‌زیست، به‌عنوان سوختی ایده‌آل در پیل‌های سوختی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این طرح از زغال‌سنگ طبیعی (بیتومین) به‌عنوان پیش‌ماده در ساخت نانوصفحات کربن فعال استفاده شده‌است. هدف از این کار، استفاده از این نانوصفحات برای ذخیره‌ی الکتروشیمیایی هیدروژن بود.»
وی در ادامه افزود: «زغال‌سنگ طبیعی یک پیش ماده‌ی نسبتاً ارزان است که در کشور ما به‌وفور یافت شده و بیش از ۹۰ درصد آن به‌صورت خام به کشورهای دیگر صادر می‌گردد. این در حالی است که بر اساس آمارها، ایران در سال گذشته به میزان ۲۴۶ هزار میلیارد ریال کربن فعال وارد کرده‌است. ما در طرح حاضر از زغال‌سنگ به‌عنوان یک پیش ماده جهت سنتز ارزان‌قیمت کربن فعال استفاده کرده و از آن جهت ذخیره‌سازی هیدروژن بهره برده‌ایم.»
کربن فعال سنتز شده در این طرح از تخلخل و حجم حفرات بسیار بالایی برخوردار است. این خصوصیت سبب شده سطح بسیار وسیعی برای جذب هیدروژن ارائه دهد.
معصوم در خصوص مراحل انجام این طرح گفت: «ما در این مطالعه از زغال‌سنگ طبیعی جهت سنتز کربن فعال نانوساختار متخلخل استفاده کردیم. پس از سنتز کربن فعال، این ماده توسط روش‌های مختلفی از جمله XRD، FT-IR، BET و میکروسکوپ الکترونی روبشی و عبوری مشخصه یابی شد و قابلیت آن در ذخیره سازی هیدروژن مورد بررسی قرار گرفت.» کربن فعال سنتز شده در این طرح ظرفیت تخلیه‌ای بالغ‌بر ۳۴۵۸ میلی‌آمپر ساعت بر گرم از خود بروز داده و ظرفیت ذخیره‌ی هیدروژنی به میزان ۱۱٫۶ درصد وزنی دارد.
دکتر سعید معصوم –عضو هیأت‌علمی دانشگاه کاشان- و هومن سیفی دانشجوی مقطع دکترای دانشگاه کاشان- در انجام این طرح همکاری داشته‌اند. نتایج این کار در مجله‌ی International Journal of Hydrogen Energy با ضریب تأثیر ۳٫۵۸۲ (جلد ۴۲، شماره ۵۱، سال ۲۰۱۷، صفحات ۳۰۱۴۵ تا ۳۰۱۵۵) منتشر شده است.
