دستاوردی نوین برای تولید هیدروژن سبز با کمک نانوساختارهای ایرانی
در پی بحران‌های انرژی و محیط‌زیست ناشی از افزایش دی‌اکسیدکربن و اتکا به سوخت‌های فسیلی، پژوهشگران ایرانی موفق به توسعه یک فناوری نوین در زمینه تولید هیدروژن سبز شدند؛ سوختی پاک و آینده‌دار برای تأمین انرژی پایدار.
به گزارش گروه علمی ایرنا از ستاد توسعه فناوری نانو، محققانی از دانشگاه اصفهان، دانشگاه صنعتی امیرکبیر (واحد ماهشهر)، پژوهشگاه دانش‌های بنیادی و یک شرکت دانش‌بنیان با استفاده از نانوساختارهای اپال معکوس اکسید تیتانیوم (IOT)، کارایی تولید هیدروژن را از طریق شکافت آب فوتوالکتروشیمیایی (PEC-WS) به‌طور چشمگیری افزایش دادند.
در این فناوری، از ترکیب نیمه‌رسانای CsPbBr₃ به‌عنوان فوتوآند استفاده شده است که با وجود مزایایی چون شکاف نواری مناسب (۲.۳ eV) و قابلیت پردازش در شرایط محیطی، در جذب نور و پایداری آبی دچار محدودیت‌هایی است. به‌کارگیری ساختار اپال معکوس به عنوان داربست سه‌بعدی، جذب نور را با گاف‌های فوتونی بهبود بخشیده و تولید الکترون-حفره را افزایش داده است.
پژوهشگران برای محافظت از لایه پروسکایتی در محیط آبی، لایه‌ای ترکیبی از کربن سیاه، گرافیت و تونر کربنی بازیافتی ایجاد کردند که ضمن افزایش دوام، انتقال بار را تسهیل کرده است.
در آزمایش‌ها، این فوتوآند توانست به چگالی جریان ۷.۲۸ میلی‌آمپر بر سانتی‌متر مربع در ولتاژ ۱.۲۳ VRHE برسد و عملکرد خود را طی ۱۰ هزار ثانیه تابش پیوسته در محیط با pH خنثی (۷) حفظ کند؛ آن هم بدون استفاده از هم‌کاتالیست.
تجزیه‌وتحلیل‌های علمی از جمله UV-Vis، ولتامتری روبشی، فتولومینسانس و امپدانس‌سنجی الکتروشیمیایی نیز نشان دادند که این طراحی، جدایش و انتقال بار را بهبود داده و بازدهی دستگاه را ارتقا داده است.
این دستاورد، گامی بلند در مسیر توسعه فناوری‌های بومی برای تولید صنعتی هیدروژن سبز به شمار می‌آید و می‌تواند زمینه‌ساز نسل جدید فوتوآندهای معدنی در عرصه انرژی‌های تجدیدپذیر باشد.
