فرایند خورشیدی، قندهای زیستتوده را به هیدروژن سبز کمهزینه تبدیل میکند.
پژوهشگرانی در چین و سنگاپور روش جدیدی برای استفاده از انرژی خورشیدی و زیستتوده به منظور تولید هیدروژن سبز ارزانتر توسعه دادهاند.در این روش، قندهای حاصل از زیستتوده (مانند سلولز موجود در پسماندهای کشاورزی) بهطور همزمان به هیدروژن و یک ماده شیمیایی مفید دیگر به نام فرمیات تبدیل میشوند.
این فرایند میتواند نسبت به الکترولیز خورشیدی متداول (که تنها آب را تجزیه میکند) کمهزینهتر و کممصرفتر از نظر انرژی باشد، زیرا اکسیداسیون قندها جایگزین واکنش پرمصرف تکامل اکسیژن میشود که معمولاً در آند الکترولیز مورد نیاز است.
در این پژوهش، تیمها از یک کاتالیست کبالت آلاییده شده با مس استفاده کردند تا مسیر واکنشهای قندی را بهگونهای هدایت کنند که نسبت به واکنشهای سنتی تکامل اکسیژن در الکترولیز، انرژی کمتری نیاز داشته باشند.
به گفته پژوهشگران، این واکنش در یک راکتور بدون غشا و با تأمین انرژی از نور خورشید انجام شد و بیش از ۵۰۰ میکرومول هیدروژن در ساعت به ازای هر سانتیمتر مربع از سطح فعال تولید کرد.
اگرچه این میزان تولید از نظر مطلق کوچک است، اما تمرکز پژوهشگران بر سنجش کارایی واکنش بوده است، نه مقدار کل هیدروژن تولیدی؛ ازاینرو نتایج بهصورت استانداردِ سیستمهای الکتروشیمیایی در مراحل اولیه، بر حسب واحد سطح گزارش شدهاند.
با این حال، این نرخ تولید به ازای واحد سطح نسبتاً بالا محسوب میشود و نشاندهنده ظرفیت بالقوه برای مقیاسپذیری سامانههای هم الکترولیز مبتنی بر انرژی خورشیدی است که تولید هیدروژن سبز را با ارتقای ارزش زیستتوده ترکیب میکنند.
مطالعات آزمایشگاهی مشابهی نیز استفاده از الکلها و سایر خوراکهای آلی را برای کاهش نیاز انرژی در الکترولیز بررسی کردهاند، اما بسیاری از آنها به برق خارجی متکی بوده و کاملاً خورشیدی نبودهاند.
با این حال، این فناوری همچنان در مراحل ابتدایی توسعه قرار دارد. چالشهایی مانند پایداری بلندمدت کاتالیست، عملکرد تحت شرایط متغیر نور خورشید در دنیای واقعی، و استفاده از خوراکهای زیستتودهای پیچیدهتر و با خلوص کمتر همچنان پابرجاست.
با وجود این چالشها، این رویکرد بر پایه کاتالیستهای جامد و نور خورشید بنا شده است؛ دو عنصری که ذاتاً مقیاسپذیر هستند. طراحی بدون غشا نیز میتواند در صورت انتقال موفق فرایند از مقیاس آزمایشگاهی، به کاهش هزینه و پیچیدگی سامانه کمک کند.
منبع: gasworld