کاتالیزور نانویی برای بهتر سوختن گاز طبیعی و کاهش آلودگی هوا تولید شد

به گزارش گروه فناوری خبرگزاری دانشجو؛ رضا شهبازیان، استاد مهندسی مکانیک و صنایع در دانشگاه ایلینوی شیکاگو نشان داد که با استفاده از نوعی کاتالیزور نانویی می‌توان سوختن گاز طبیعی را تمیزتر انجام داد.

شهبازیان و همکارانش اقدام به تولید کاتالیزوری کردند که در آن از ۱۰ عنصر مختلف استفاده شده است که هر کدام به تنهایی توانایی کاهش دمای احتراق متان و اکسیژن را دارند. این کاتالیزور بی‌نظیر می‌تواند دمای احتراق متان را تقریباً به نصف کاهش دهد به طوری که از بالای ۱۴۰۰ درجه کلوین به ۶۰۰ تا ۷۰۰ درجه کلوین برسد.

در تحقیقاتی که پیش از این انجام شده بود، شهبازیان و همکارانش توانایی ایجاد کاتالیزور‌های نانوذره‌ای چند عنصری را که به‌عنوان آلیاژ‌های آنتروپی بالا شناخته می‌شوند، با استفاده از روش موج ضربه‌ای به اثبات رسانده بودند. تا پیش از این، دانشمندان حوزه علم مواد به‌دلیل تمایل اتم‌های هر عنصر برای جدا شدن از یکدیگر و بدون مصرف شدن محصول نهایی، تلاش جدی برای ایجاد نانوذرات از ترکیب بیش از سه عنصر انجام نداده بودند.

تیم شهبازیان با بهره‌گیری از سیستم میکروسکوپ الکترونی در زمان واقعی و با دمای بالا، نشان داد که نانوذرات آنتروپی بالا که از ۱۰ اکسید فلز تشکیل شده‌اند در دمای ۱۰۷۳ درجه کلوین بسیار پایدار هستند و عناصر منفرد به‌طور مساوی در این ساختار توزیع می‌شوند و هر نانوذره یک ساختار بلوری پایدار حالت جامد منفرد ایجاد می‌کند.

آلیاژ اکسید فلز آن‌ها حاوی مخلوط‌های مختلفی از فلزات انتقالی، که عناصر خاک‌های نادر بوده و فلزات نجیب به همراه اکسیژن است.

ژنان هوانگ از محققان این پروژه و دانشجوی دکتر شهبازیان می‌گوید: «ایجاد مخلوط کاملی از این عناصر در یک فاز جامد تقریبا غیرممکن است که این موضوع به دلیل تفاوت در شعاع اتمی، ساختار بلوری، پتانسیل اکسیداسیون و خصوصیات الکترونیکی عناصر است. اما ما توانستیم نشان دهیم که این امکان‌پذیر است.»

شهبازیان، نویسنده مقاله این پروژه، گفت: «در میان آلیاژ‌های متعددی که با چندین عنصر ساختیم، ذرات ساخته شده از ۱۰ عنصر نه تنها در کاهش نقطه احتراق گاز متان بسیار موثر بودند بلکه در آن دما نیز پایدار نیز بودند.»

محققان بر این باورند که می‌توان از این کاتالیزور برای کاهش تولید گاز‌های گلخانه‌ای مضر حاصل از سوزاندن گاز طبیعی در خانه‌ها، تأمین انرژی توربین‌ها و حتی اتومبیل‌هایی که با گاز طبیعی فشرده کار می‌کنند، استفاده کرد.