پودر آلومینیوم-گالیوم را در آب بریزید و هیدروژن ارزان تولید کنید

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، به نقل از ستاد فناوری نانو، پودر جدیدی که توسط محققان دانشگاه کالیفرنیا ارائه شده است را می‌توان در آب دریا ریخت تا به سرعت مقادیر زیادی هیدروژن را آزاد کند.

پروفسور اسکات الیور از محققان این پروژه می‌گوید: «ما به هیچ انرژی ورودی نیاز نداریم و در این فرآیند هیدروژن به سادگی به صورت حباب ایجاد می‌شود.»

وی با تشریح جزئیات فنی مربوط به پودر نانوذره آلومینیوم-گالیوم جدید که در آب، حتی آب دریا، H ۲ تولید می‌کند، گفت: «من هرگز چنین چیزی را ندیده‌ام.»

آلومینیوم به خودی خود به سرعت در آب اکسید می‌شود و O را از H ۲ O خارج می‌کند و هیدروژن را به عنوان یک محصول جانبی آزاد می‌کند. این واکنش کوتاه مدت است، زیرا در بیشتر موارد فلز به سرعت به یک پوشش نازک میکروسکوپی از اکسید آلومینیوم می‌رسد و این فرآیند را مسدود می‌کند و به لذت تولید هیدروژن پایان می‌دهد.

اما محققان شیمی در دانشگاه کالیفرنیا می‌گویند راهی مقرون به صرفه برای تداوم این فرآیند پیدا کرده‌اند. مدت‌هاست که گالیوم به عنوان حذف‌کننده پوشش اکسید آلومینیوم و نگه داشتن آلومینیوم در تماس با آب برای ادامه واکنش شناخته شده است، اما تحقیقات قبلی نشان داده بود که ترکیب‌های سنگین آلومینیوم اثر محدودی دارند.

پروفسور باکتان سینگارام متوجه شد که عیسی لوپز در حال کار روی تولید هیدروژن آلومینیوم/گالیوم در آشپزخانه خود در خانه است. سنگرام گفت: «او این کار را به روش علمی انجام نمی‌داد، بنابراین من او را با یک دانشجوی فارغ‌التحصیل آشنا کردم تا یک مطالعه سیستماتیک انجام دهد.»

زمانی که لوپز تصمیم گرفت آزمایش را برای مخلوط‌های سنگین گالیم انجام دهد، همه چیز کمی عجیب شد. تولید هیدروژن انجام شد و تیم شروع کرد به تلاش برای کشف اینکه چرا این مخلوط‌ها به‌طور اساسی متفاوت رفتار می‌کنند.

پس از مطالعات میکروسکوپ الکترونی و پراش اشعه ایکس، آن‌ها دریافتند که موثرترین ترکیب، سه قسمت گالیم به یک قسمت آلومینیوم است، در واقع کاری را انجام می‌دهد که نسبت‌های پایین‌تر انجام نمی‌دهند.

"یک قسمت آلومینیوم با سه قسمت گالیوم مخلوط می‌شود تا ترکیب بهینه آلومینیوم و گالیوم ایجاد شود"گالیم نه تنها اکسید آلومینیوم را حل می‌کرد، بلکه باعث جدا شدن آلومینیوم به نانوذرات و جدا نگه داشتن آن‌ها شد.

سینگارام گفت: «گالیوم نانوذرات را جدا می‌کند و از تجمع آن‌ها به ذرات بزرگتر جلوگیری می‌کند. پیش از این محققان برای تولید نانوذرات آلومینیوم با مشکل مواجه شده‌اند و در اینجا ما در حال تولید آن‌ها در شرایط فشار اتمسفر معمولی و دمای اتاق هستیم.»

با جدا شدن آلومینیوم بسیار ریز، مساحت سطحی آن به حداکثر می‌رسد و واکنش با آب بسیار کارآمد می‌شود به طوری که این فرآیند ۹۰٪ از حداکثر مقدار هیدروژن ممکن را برای مقدار معینی از آلومینیوم خارج می‌کند.

در مطالعه‌ای که در نشریه ACS Nano Materials منتشر شد، محققان گزارش کردند که یک گرم از آلیاژ گالیم-آلومینیوم آن‌ها وقتی در آب قرار می‌گیرد، به سرعت ۱۳۰ میلی‌لیتر هیدروژن آزاد می‌کند. یک قسمت آلومینیوم با سه قسمت گالیوم مخلوط می‌شود تا ترکیب بهینه آلومینیوم و گالیوم ایجاد شود. این تیم یک درخواست ثبت اختراع را در مورد این فرآیند ارسال کرده و شروع به بررسی چگونگی گسترش تجاری آن کرده است.