پنل هایی که هیدروژن سبزتولیدمی کنند

جرعه ای ازجهان دانش

بهارسادات موسوی

[ گزارش ازپژوهش های تازه ]

با توافق‌نامه همکاری شرکت سان‌هیدروژن (SunHydrogen) با مبتکر جهانی ماژول‌های سلول‌های خورشیدی نازک تولیدآن هاسرعت می‌یابد.
سان‌هیدروژن توسعه‌دهنده فناوری تولید هیدروژن تجدیدپذیر با استفاده از نور خورشید و آب است. این شرکت برای ادغام ماژول‌های سلول خورشیدی CTF در فناوری سان‌هیدروژن برای تولید هیدروژن سبز توافق نامه همکاری فناوری با شرکت سی‌تی‌اف سولار (CTF Solar GmbH) امضاء کرده است.

طی هشت ماه گذشته، سان‌هیدروژن با موفقیت طرح‌های ماژول سلول خورشیدی CTF را برای تولید ماژول هیدروژنی ۱۰۰ سانتی‌مترمربعی به کار گرفته است. با این کار می‌توان تولید هیدروژن را با کمترین نیاز به اصلاح در فرآیند‌های تولید فعلی انجام داد. این سازگاری راهبردی عناصر فتوولتائیک را برای دستیابی به ولتاژ‌ها و جریان‌های بهینه، برای تولید هیدروژن کارآمد تقویت می‌کند.

از طریق این توافق‌نامه، سان‌هیدروژن و CTF Solar تولید ماژول‌های هیدروژن را برای ساخت آزمایشی ۵۰ پنل هیدروژن سبز یک متر مربعی آغاز می‌کنند. این مقیاس از اهمیت بالایی برخوردار است، زیرا نشان‌دهنده ابعاد مربوط به نیاز تجاری بازار است و سان‌هیدروژن قصد دارد تا فناوری خود را در چندین پروژه آزمایشی معرفی کند و به نمایش بگذارد. این همکاری عملکرد و کارآیی این ماژول‌ها را ارزیابی می‌کند. به زودی، سان‌هیدروژن قصد دارد شریک صنعتی را برای توسعه زیرساخت‌های اساسی لازم برای مقیاس‌بندی تا تولید تجاری معرفی کند.

در ماژول‌های سان‌هیدروژن، لایه‌های نیمه‌هادی فتوولتائیک مبتنی بر نانوذرات برداشت انرژی از نور خورشید برای تولید انرژی لازم را انجام می‌دهند. کاتالیزور‌های اکسیداسیون/کاهش از این ولتاژ و جریان برای تقسیم مولکول‌های آب به هیدروژن و اکسیژن استفاده می‌کنند.

فناوری نانوذرات شرکت سان‌هیدروژن به طور مستقیم از بار‌های الکتریکی ایجاد شده توسط نور خورشید برای تولید هیدروژن هنگام تابش خورشید استفاده می‌کند. این نمونه اولیه همچنین برای پشتیبانی از عملکرد ۲۴ ساعته طراحی شده است، حتی اگر خورشید چندان زیاد نباشد. زمانی که خورشید نمی‌تابد، این دستگاه می‌تواند کاتالیزور و مجموعه یکپارچه‌سازی غشاء را با استفاده از برق شبکه تجدیدپذیر از منابع بادی یا برق آبی تامین انرژی کند. محفظه پنل از مواد سبک وزن، پایدار و مدولار ساخته شده است که به راحتی برای تولید انبوه مقیاس‌پذیر است. علاوه بر این، این طراحی امکان استفاده مؤثر از نور خورشید را برای به حداکثر رساندن تولید هیدروژن در طول روز با حداقل مصرف آب فراهم می‌کند.

گفتنی است ؛ برخلاف سوخت‌های هیدروکربنی مانند نفت، ذغال‌سنگ و گاز طبیعی که درصورت استفاده از آن ها دی‌اکسیدکربن و دیگر آلاینده‌ها تولید و وارد اتمسفر می‌شود، استفاده از سوخت هیدروژن باعث تولید آب خالص به‌عنوان محصول جانبی می‌شود. با بهینه‌سازی دانش الکترولیز آب در مقیاس نانو، نانوذرات توسعه داده شده در این شرکت با تقلید از فتوسنتز، نور خورشید را برای جداسازی هیدروژن از آب استفاده کرده و هیدروژن تجدیدپذیر و سازگار با محیط‌زیست تولید می‌کند.

سان‌هیدروژن با استفاده از روشی ارزان قیمت، هیدروژن تجدیدپذیر تولید می‌کند و قصد دارد تا هیدروژن تجدیدپذیر تولید شده را برای استفاده در وسایل نقلیه الکتریکی مجهز به پیل سوختی عرضه کند.

 

حذف نیترات آب در ۱۵ ثانیه

محققان دانشگاه ییل موفق به ساخت غشایی از جنس نانولوله‌های کربنی شدند که می‌توان از آن برای از بین بردن نیترات آب آشامیدنی استفاده کرد.
آلودگی نیترات در آب یکی از تهدیداتی است که محیط زیست و سلامت انسان را به خطر انداخته است. به تازگی لی وینتر و همکارانش روشی کارآمد و مؤثر برای حذف آن ایجاد کرده‌اند.

معمولا دو روش برای کاهش نیترات آب وجود دارد؛ اول جدا کردن آن و دوم از بین بردن نیترات از آب. لی وینتر می‌گوید: اگر نیترات را از آب جدا کنید، پس از جداسازی، با یک پسماند غنی از نیترات مواجه هستید که به ناچار به محیط باز می‌گردد و دوباره به نحوی به آب آشامیدنی وارد می‌شود؛ بنابراین اگر بتوانید آن را نابود کنید، بسیار بهتر است.

روش‌های تخریب کلاسیک شامل دفع بیولوژیکی است که به طور معمول در کارخانه‌های تصفیه فاضلاب استفاده می‌شود. با این حال، مشکل این روش آن است که فرایند‌ها حساس هستند و حتی تغییر جزئی در مواردی مانند تعادل pH، محتوای سلولی یا دما می‌تواند باعث تجزیه کل فرآیند شود. از آنجایی که شما برای انجام تخریب نیترات به میکروب‌ها وابستگی دارید، این روند می‌تواند بسیار کند باشد. برای حل این مشکل، دانشمندان فرایند‌های الکتروکاتالیستی را توسعه دادند که خیلی سریع‌تر است و همچنین تخریب نیترات را انجام می‌دهد. اما این روش‌ها اشکالاتی نیزدارند. فرآیند‌های الکتروشیمیایی کلاسیک شامل استفاده از الکترود‌های صفحه مسطح دوبعدی است. اما سرعت رسیدن نیترات به سطح الکترود‌ها نیز محدود است.

این گروه تحقیقاتی با استفاده از نانولوله‌های کربنی و پلیمر، موفق به ساخت غشایی شده است که این مشکل را رفع می‌کند. این غشاء از منافذ بسیار کوچکی بهره‌مند است. در سیستم‌های دو بعدی معمولی، لایه سیال نزدیک به سطح الکترود، «لایه مرزی»، حدود ۱۰۰ میکرومتر است. این لایه مرزی نسبتاً بزرگ می‌تواند واکنش را محدود کند، زیرا جریان سیال و بنابراین انتقال نیترات از طریق آن لایه، بسیار کندتر از خود میزان واکنش است. غشا‌های توسعه یافته در این پروژه دارای اندازه منافذ حدود ۵۰ نانومتر هستند. این بدان معناست که یک فضای بسیار کوچک وجود دارد که نیترات باید از میان آن عبور کند تا به سطح الکترود برسد و واکنش انجام شود. با این کار محدودیت انتشار به حداقل می‌رسد. بر خلاف اکثر سیستم‌های الکتروشیمیایی که برای دستیابی به تبدیل کافی نیترات به فلزات نیاز دارند، این غشاء به فلز نیاز ندارد. یک تفاوت بزرگ بین این روش و فرآیند الکتروشیمیایی معمولی این است که به طور چشمگیری زمان لازم برای از بین بردن نیترات را کاهش می‌دهد. در فرآیند‌های معمولی برای از بین بردن ۹۰ درصد از نیترات به ساعت‌ها زمان نیاز است، اما این روش می‌تواند در ۱۵ ثانیه این کار را انجام دهد. این فناوری روی تصفیه آب یک دریاچه با موفقیت آزمایش شد.

 

تسهیل سنجش جیوه در خاک

الکترود حاوی نانوذرات طلا برای سنجش مقادیر بسیار اندک از جیوه در خاک ساخته شد. این الکترود با همکاری شرکت ژاپنی «ساکاموتو لایم اینداستری» و موسسه ملی علوم صنعتی پیشرفته ژاپن ساخته شده است.

آلودگی محیط زیست با فلزات سنگین یک مشکل عمده در جهان است. در بین این فلزات، جیوه(Hg) به دلیل سمیت بالا به شدت توسط مراجع قانونی کنترل می‌شود. از آنجایی که خاک ارتباط نزدیکی با زندگی روزمره مردم دارد، استاندارد محیطی جیوه کمتر از ۰٫۵ میکروگرم در لیتر تعیین شده است.

آزمایش بر اساس چنین استانداردهای رسمی برای سایت‌ها و کارخانه‌هایی که با این ماده درگیر هستند، اجباری است. اکثر سایت‌های ساخت و ساز و انتقال زمین در ژاپن برای تایید ایمنی به صورت داوطلبانه از نظر آلودگی خاک آزمایش می‌شوند. در حال حاضر، نمونه‌ها باید از محل مورد نظر به مراکز تست تخصصی منتقل شوند و با استفاده از تجهیزات پیشرفته و حجیم، از نظر فلزات سنگین مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرند. تجزیه و تحلیل همچنین به دانش تخصصی و رویه‌های پیچیده نیاز دارد.

محققان AIST با همکاری شرکت ساکاموتو لایم اینداستری(Sakamoto Lime Industry Co., Ltd) روشی برای تشخیص مقادیر کمی از جیوه در خاک را ایجاد کرده‌اندکه نیازبه تخصص ورویه های پیچیده ندارد.. نتایج تحقیقات آن ها در مجله Nanomaterials منتشر شده است.

در این پروژه محققان الکترودهای الماس تقویت شده با نانوذرات طلا ساختند که این الکترودها به عنوان الکترود کار در فرآیند اندازه‌گیری الکتروشیمیایی نقش ایفا می‌کند.

در ژاپن، مقادیر استاندارد متعددی برای طیف وسیعی از پارامترهای مرتبط با جیوه، از جمله سطوح جیوه خاک و مدیریت زباله، ایجاد شده است. این اقدامات با هدف کاهش خطرات سلامتی مرتبط با قرار گرفتن در معرض جیوه انجام می‌شود. این فناوری جدید توسعه یافته، تشخیص جیوه در محلول را بدون روش‌های پیچیده با استفاده از یک دستگاه قابل حمل با کمک روش اندازه‌گیری الکتروشیمیایی جیوه امکان‌پذیر می‌کند.

به نقل از ستاد توسعه نانو،‌ اگرچه اندازه‌گیری الکتروشیمیایی به راحتی تحت تأثیر ناخالصی‌های موجود در محلول قرار می‌گیرد که در اندازه‌گیری تداخل ایجاد می‌کند، پردازش و تجزیه و تحلیل منحصربه‌فرد داده‌ها و تعیین اینکه آیا جیوه در غلظت ۰٫۵ ppb  وجود دارد یا خیر را امکان‌پذیر می‌کند.

در آینده، محققان انتظار دارند که یک سیستم تجزیه و تحلیل خاک ایجاد کنند که هر کسی در محل بتواند از آن استفاده کند.

 

کشفی غیر قابل انتظار در مورد یک صخره مریخی
هنگامی که یک سنگ در مریخ پس از عبور مریخ نورد کنجکاو ناسا از روی آن شکسته شد، دانشمندان غافلگیر شده و چیزی را که قبلاً در سیاره سرخ دیده نشده بود مشاهده کردند.
از اکتبر سال ۲۰۲۳، این مریخ نورد در حال کاوش در منطقه‌ای از مریخ غنی از سولفات است، نوعی نمک که حاوی گوگرد است و با تبخیر آب تشکیل می‌شود.

در حالی که گوگرد قبلاً کشف شده است، اما تنها به عنوان اجزای مواد معدنی مبتنی بر گوگرد، یعنی مخلوطی از گوگرد و سایر مواد، این بار، گوگرد کشف شده خالص بود.

مشخص نیست که گوگرد عنصری (خام طبیعی) چه رابطه‌ای با سایر کانی‌های گوگردی در منطقه دارد.

در حالی که مردم گوگرد را با بوی تخم مرغ فاسد (ناشی از گاز سولفید هیدروژن) مرتبط می‌دانند، گوگرد عنصری بی بو است. شکل گیری آن نیازمند شرایط خاصی است که قبلاً با این مکان مریخی مرتبط نبوده است. از این رو، قرار گرفتن در معرض یک میدان کامل از سنگ‌های درخشان و مملو از گوگرد واقعاً شگفت انگیز است.

گوگرد به خودی خود شواهد مستقیمی از وجود حیات نیست؛ اما وجود آن می‌تواند سرنخ‌های مهمی در مورد شرایط محیطی گذشته ارائه دهد که ممکن است برای حیات مفید بوده باشد.

برخی از عناصر تشکیل دهنده گوگرد روی زمین با فعالیت بیولوژیکی مرتبط هستند، مانند میکروارگانیسم‌هایی که می‌توانند ترکیبات گوگردی را در طول متابولیسم تولید کنند.

اشوین واساوادا، دانشمند پروژه کنجکاوی از آزمایشگاه پیشرانه جت ناسا در جنوب کالیفرنیا، گفت: پیدا کردن میدانی از سنگ‌های ساخته شده از گوگرد خالص مانند یافتن یک واحه در بیابان است. کشف چیز‌های عجیب و غیرمنتظره چیزی است که کاوش سیاره را بسیار هیجان انگیز می‌کند.

هر لایه از کوه نشان دهنده دوره متفاوتی از تاریخ مریخ است. ماموریت مریخ نورد کنجکاوی این است که بررسی کند که زمین باستانی سیاره کجا و چه زمانی می‌توانست مواد مغذی مورد نیاز برای حیات میکروبی را در صورت وجود فراهم کند.

نمونه‌های خرد شده اکنون برای تعیین ترکیب آن ها به دقت مورد بررسی قرار می‌گیرند که نویدبخش بینش‌های بیشتری از تاریخ زمین‌شناسی اسرارآمیز مریخ است. هر کشف جدید ما را یک قدم به درک تاریخ مریخ و این که آیا زمانی شرایط مناسبی برای زندگی داشت یا خیر نزدیک‌تر می‌کند.

کشف گوگرد در مریخ درک ما از سیبوم همسایه خود را افزایش می‌دهد و در عین حال کنجکاوی ما را در مورد چیز‌های دیگری در کیهان تحریک می‌کند. با هر قدم جدیدی که مریخ نورد برمی دارد، در تلاش برای پاسخ به این سوال قدیمی است: آیا در مریخ حیات وجود داشته است؟