تولید هیدروژن سبز از فرکانس بالای امواج صوتی

به گزارش خبرگزاری صدا و سیما؛ در جایی که باتری‌ها نمی‌توانند انرژی کافی را ذخیره کنند، یا زمان زیادی برای شارژ شدن مصرف می‌کنند، تولید هیدروژن سبز به عنوان یک سوخت مهم با آلودگی صفر، می‌تواند افزایش یابد چرا که چگالی بالاتری از الکترون‌ها را حمل کرده و از سوخت گیری سریع پشتیبانی می‌کند. هیدروژن سبز از طریق الکترولیز ایجاد می‌شود. تقسیم مولکول‌های آب به هیدروژن و اکسیژن با استفاده از انرژی‌های تجدید پذیر می‌تواند هر گاز را به الکترود متفاوت تجزیه کرده و برای جذب، فشرده شدن و ذخیره استفاده شود.
دانشمندان معتقدند وقتی یک موج صوتی ۱۰ مگاهرتز پخش می‌شود، این فرآیند بسیار بهتر عمل می‌کند و برای توجیه این موضوع دلایل مختلفی وجود دارد. اولاً، ارتعاش آب اثر خنثی کردن مولکول‌های آب نزدیک به الکترود‌ها را دارد و آن‌ها را از شبکه‌های چهار وجهی که تمایل دارند در آن مستقر شوند دور می‌کند.
ثانیا، از آنجایی که گاز‌ها جداگانه به صورت حباب روی هر الکترود جمع می‌شوند، ارتعاشات حاصله حباب‌ها را تکان می‌دهند. این فرآیند الکترولیز را تسریع می‌کند، زیرا آن حباب‌ها تماس الکترود با آب را مسدود کرده و واکنش را محدود می‌کنند. صدا همچنین با تولید هیدرونیوم که همان یون‌های آب با بار مثبت هستند و با ایجاد جریان‌های همرفتی که انتقال جرم را آسان می‌کنند به این فرآیند کمک می‌کند.
در این آزمایشات، محققان استفاده از الکترود‌هایی را انتخاب کردند که معمولاً عملکرد بسیار ضعیفی داشتند. الکترولیز معمولاً با استفاده از فلزات کمیاب و گران قیمت مانند پلاتین یا ایریدیوم و الکترولیت‌های اسیدی یا بازی قوی برای بهترین سرعت واکنش انجام می‌شود، اما تیم پژوهشی الکترود‌های طلای ارزان‌تر و الکترولیت‌هایی با سطح pH خنثی را انتخاب کردند. به محض اینکه تیم ارتعاشات صوتی را آغاز کرد، چگالی جریان و نرخ واکنش با ضریب قابل توجه ۱۴ افزایش یافت.
بنا بر اعلام وبگاه نیواطلس؛ این دستاورد اینگونه نیست که برای مقدار معینی از انرژی که در یک الکترولیز گذاشته می‌شود، ۱۴ برابر بیشتر هیدروژن دریافت کنید. این وضعیت طوری است که آب سریعتر و راحت‌تر به هیدروژن و اکسیژن تقسیم شده و این تأثیر چشمگیری بر راندمان کلی یک الکترولیز دارد.
یکی از محققین اصلی این کشف شگفت انگیز گفت: با این روش، ما به طور بالقوه می‌توانیم راندمان تبدیل را که منجر به صرفه جویی در انرژی خالص مثبت می‌شود، ۲۷ درصد بهبود دهیم. این تیم پژوهشی بر این باور است که این دستاورد می‌تواند به کاهش قیمت هیدروژن سبز کمک کند.
شرح کامل این پژوهش و یافته‌های آن در آخرین شماره مجله تخصصی Advanced Energy Materials منتشر شده و در دسترس علاقه‌مندان است.