آب آلوده به سوخت تبدیل می شود

به گزارش خبرگزاری مهر به نقل از اینترستینگ انجینرینگ، محققان انستیتو ورسستر پلی تکنیک(WPI) ماده ای ابداع کرده اند که اوره را از آب حذف می کند و پتانسیل تبدیل آن به گاز هیدروژن را دارد به این ترتیب می توان نه تنها آب آلوده را پاکسازی بلکه هیدروژن نیز تولید کرد.

اوره یک کود کشاورزی غنی از نیتروژن است و البته یکی از محصولات فرعی متابولیسم بدن انسان نیز به شمار می رود که وجود آن در آب چالش های محیط زیستی را ایجاد می کند. تخلیه آب فاضلاب و روان آب های مربوط به آبیاری کشاورزی مملو از اوره هستند که منجر به جلبک های خطرناک و ایجاد مناطق مرده بدون اکسیژن می شود. به عبارت دیگر این ماده تاثیری منفی روی محیط های آبی و سلامت انسان دارد.

با این وجود اوره ویژگی خاصی دارد که شامل حلالیت زیاد در آب و هیدروژن انبوه است. به همین دلیل یک گزینه احتمالی برای ذخیره تولید هیدروژن به حساب می آید.

نقاط ضعف مربوط به استفاده از اوره برای تولید هیدروژن شامل نبود الکتروکاتالیست های کارآمد و ارزانی است که به جای آب، اوره را اکسیده می کند. محققان WPI با ایجاد الکتروکاتالیست های ساخته شده از اتم های نیکل و کبالت و ساختار الکترونیک خاص این چالش را برطرف کردند.

محققان در پژوهش خود روی اکسیدها و هیدروکسیدهای همگن نیکل و کبالت تمرکز کردند و متوجه شدند ایجاد ساختارهای الکترونیک با Ni2+وCo3+ برای ارتقای فعالیت الکتروشیمیایی و گزینش اکسیداسیون اوره کارآمد است.

این تنظیمات الکترونیکی، عاملی محوری برای بهبود انتخاب اکسیداسیون اوره است، زیرا محققان طی پژوهش مشاهده کردند که ظرفیت نیکل بالاتر، مانند Ni3+، در واقع به تولید یک واکنش سریع با خروجی جریان الکتریکی قوی کمک می کند. با این وجود قسمت مهمی از جریان برق از اکسیداسیون ناخواسته آب به وجود آمده بود.

شبیه سازی های رایانشی نیز از یافته های آزمایشگاهی پشتیبانی کردند. همین امر نشان می دهد ترکیب همگن اکسیدهاو هیدروکسیدهای نیکل و کبالبت، توزیع دوباره الکترون ها را تسهیل می کند و کاتالیست ها برای برقراری پیوند بین اوره و مولکول های آب را بهبود می بخشد.

کاربردهای این دستاورد بسیار وسیع است. اوره یک کود نیتروژنی و افزودنی مهم است که به طور تجاری تولید می شود. یافته های محققان شیوه تولید این ماده و همچنین تولید کارآمد سوخت هیدروژن از جریان های دورریز را دگرگون می کند.