به گزارش تجارت نیوز، در مسیر جهانی به سوی انرژی‌های پاک، محققان دانشگاه شارجه روشی نوآورانه برای استخراج مستقیم هیدروژن از آب دریا ارائه داده‌اند؛ روشی که بدون نیاز به نمک‌زدایی و با مصرف انرژی پایین، می‌تواند تحولی بزرگ در تولید «هیدروژن سبز» رقم بزند.
در حالی که جهان در جستجوی راه‌های پایدار برای کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی است، هیدروژن به عنوان یکی از گزینه‌های اصلی در سبد انرژی آینده مطرح شده است. اما یکی از چالش‌های اصلی، استخراج اقتصادی و کارآمد هیدروژن، به‌ویژه از منابعی همچون آب دریاست؛ منابعی که دسترسی به آن‌ها در بسیاری از کشورهای خشک و ساحلی، بسیار آسان‌تر از منابع آب شیرین است.
چالش‌های الکترولیز آب دریا
روش‌های سنتی الکترولیز آب دریا برای تولید هیدروژن با موانعی مانند خوردگی شدید تجهیزات، تشکیل رسوبات و کاهش کارایی الکترودها در اثر وجود یون‌های کلرید مواجه‌اند. این چالش‌ها معمولاً سبب می‌شود تا قبل از الکترولیز، فرایند پرهزینه نمک‌زدایی بر روی آب دریا انجام شود، که از نظر اقتصادی و زیست‌محیطی به صرفه نیست.
راهکار نوآورانه محققان شارجه
تیمی از محققان دانشگاه شارجه، به رهبری دکتر تنویر الحق و دکتر یوسف هایک، موفق به توسعه نوعی الکترود چندلایه و مقاوم در برابر خوردگی شده‌اند که امکان الکترولیز مستقیم آب دریا را بدون نیاز به پیش‌تصفیه فراهم می‌کند. این فناوری پیشرفته با استفاده از یک ساختار نانومهندسی‌شده و ترکیب دقیق مواد، محیطی محلی و محافظ در اطراف الکترود ایجاد می‌کند که مانع آسیب‌دیدگی ناشی از کلریدها می‌شود.
در طراحی این الکترود پیشرفته، از نانوساختارهای حاوی کربنات (CO₃²⁻)، هیدروکسید کبالت دولایه‌ای (Co-LDH)، و لایه‌ای از NiBOx بر بستر Ni(OH)₂ استفاده شده است. این ترکیب منحصربه‌فرد، امکان انجام واکنش‌های الکترولیز در ولتاژ پایین 1.65 ولت و با چگالی جریان صنعتی 1 آمپر بر سانتی‌متر مربع را فراهم کرده است.
ویژگی‌های کلیدی این فناوری
- عدم نیاز به نمک‌زدایی یا افزودن مواد شیمیایی به آب دریا
- مقاومت بالا در برابر خوردگی ناشی از یون‌های کلرید
- ایجاد محیط اسیدی موضعی برای افزایش سرعت واکنش‌های اکسیژن (OER)
- پتانسیل تولید هیدروژن با مقیاس صنعتی و ورودی انرژی پایین
محققان توانسته‌اند نشان دهند که بازهای لوئیس کربنات، با پیوند کووالانسی به نقاط فعال کبالت متصل می‌شوند و محیطی دینامیک برای تجزیه مؤثر مولکول‌های آب و آزادسازی یون‌های H⁺ ایجاد می‌کنند؛ عاملی که نقش کلیدی در پایداری عملکرد در محیط شور دارد.
چشم‌اندازی برای مناطق خشک و ساحلی
این روش می‌تواند به‌ویژه در کشورهایی مانند امارات متحده عربی، که منابع آب شیرین محدود ولی آب دریا و نور خورشید فراوان دارند، بسیار مفید باشد. به گفته محققان، این فناوری امکان راه‌اندازی مزرعه‌های خورشیدی-هیدروژنی در سواحل خشک را فراهم می‌کند و گامی مؤثر به سوی تولید هیدروژن سبز از انرژی‌های تجدیدپذیر است.
گزارش IE نشان می‌دهد اگر این فناوری در مقیاس بزرگ توسعه یابد، می‌تواند نقش مهمی در تأمین انرژی پاک برای آینده داشته باشد. طبق برآوردها، تولید هیدروژن جهانی تا سال ۲۰۵۰ ممکن است به بیش از ۵۰۰ میلیون تن در سال برسد و استفاده از روش‌های نوینی مانند این سیستم، می‌تواند هزینه‌ها را تا حد زیادی کاهش داده و اثربخشی را افزایش دهد.
اختراع محققان دانشگاه شارجه می‌تواند نقطه عطفی در تولید هیدروژن از منابع دریایی باشد. با حذف نمک‌زدایی، کاهش خوردگی، و عملکرد صنعتی پایدار، این فناوری گامی مهم در مسیر توسعه انرژی‌های تجدیدپذیر به شمار می‌رود. در دنیایی که بحران منابع آب و انرژی به‌طور هم‌زمان در حال تشدید است، چنین راهکارهایی نه‌تنها نوآورانه بلکه ضروری‌اند.
