تولید سوخت پاک با تکیه بر نور خورشید
تیم تحقیقاتی به سرپرستی «کریاکس استیلیانو» از دانشکده علوم دانشگاه ایالتی اورگن، موفق به طراحی مواد جدیدی شدند که می‌توانند با جذب پرتوهای خورشید، آب را تجزیه کرده و هیدروژن تولید کنند. این دستاورد در واقع ابداع نوعی فوتوکاتالیزور است؛ ماده‌ای که سرعت واکنش‌های شیمیایی را افزایش می‌دهد بدون آنکه خود در طول فرآیند دچار تغییر شیمیایی دائمی شود.
فوتوکاتالیزورها برای رسیدن به ترازهای انرژی بالاتر، نور را جذب کرده و از این انرژی برای تسریع واکنش‌های شیمیایی بهره می‌برند. هدف نهایی این پژوهش، یافتن روشی سریع و کارآمد برای تولید هیدروژن است تا اثرات تغییرات اقلیمی و انتشار گازهای گلخانه‌ای کاهش یابد.
معماری نانویی چارچوب‌های فلزی-آلی (MOFs)
محور اصلی این پژوهش بر مواد کریستالی و متخلخلی است که «چارچوب‌های فلزی-آلی» یا MOFs نام دارند. این مواد از پیوند یون‌های فلزی با بار مثبت و مولکول‌های آلی تشکیل شده‌اند. ویژگی برجسته این چارچوب‌ها، داشتن منافذی در ابعاد نانو است که ساختار آن‌ها را به‌شدت قابل تنظیم می‌کند.
پژوهشگران در این پروژه به‌طور خاص بر روی چارچوبی به نام «BVR-19» متمرکز شدند. این ماده ساختار متمایزی دارد که در آن پیوندهای سولفید-به-سولفید وجود دارند. نکته کلیدی اینجاست که این پیوندها در اثر تابش نور دچار گسست موقت می‌شوند و گونه‌های گوگردی واکنش‌پذیری را ایجاد می‌کنند.
استیلیانو تأکید می‌کند که در این مدل، بخش آلی ماده نقش اصلی را ایفا می‌کند. BVR-19 به‌جای تکیه بر اتم‌های فلزی، از واحدهای سازنده آلی حاوی گوگرد برای جذب انرژی نور و انتقال الکترون‌ها به نقاط مورد نیاز جهت تولید هیدروژن استفاده می‌کند.
کاربردهای صنعتی هیدروژن تولید شده
تولید سریع هیدروژن از طریق این روش نوین، کاربردهای گسترده‌ای در صنایع مختلف دارد. هیدروژن به عنوان یک حامل انرژی پاک، در بخش‌های زیر کلیدی است: