توسعه الکتروکاتالیستی برای تولید انرژی پاک در مقیاس بزرگ
انتقال از سوخت‌های فسیلی به انرژی‌های تجدیدپذیر
برای حدود 150 سال، منابع انرژی تجدیدناپذیر مانند زغال سنگ، نفت و سایر سوخت‌های فسیلی نیروی تمدن بشری را تقویت کرده‌اند. در حالی که این منابع دسترسی آسان و شکل پیوسته‌ای از نیرو را فراهم می‌کنند، گازهای گلخانه‌ای نیز منتشر می‌کنند که از خروج گرما از جو جلوگیری می‌کند. در نتیجه، میانگین دمای جهان و سطح دریا افزایش یافته است، حوادث شدید آب و هوایی تکرار می‌شوند و اکوسیستم‌ها به طور قابل توجهی تحت تأثیر قرار گرفته‌اند.
پیاده‌سازی راهکارهایی برای مقابله با تغییرات اقلیمی برای محافظت از کره زمین برای نسل‌های آینده بسیار مهم است. در بحث تغییر اقلیم، تغییر از سوخت‌های فسیلی به انرژی‌های تجدیدپذیر تقریباً همیشه موثرترین راهکار محسوب می‌شود.
خوشبختانه، تلاش‌ها برای تغییر از سوخت‌های فسیلی به انرژی‌های تجدیدپذیر در سال‌های اخیر افزایش‌یافته است و از سال ۲۰۱۱ انرژی‌های تجدیدپذیر در هر سال سریع‌تر از هر نوع انرژی دیگری رشد کرده است. تقریباً یک سوم از تأمین برق جهان اکنون از انرژی‌های تجدیدپذیر تأمین می‌شود.
با این حال مسیر تأمین ۱۰۰ درصدی انرژی پاک و تجدیدپذیر برای جهان هنوز کامل نشده است. هنوز چالش‌های زیادی برای غلبه بر این مسئله وجود دارد تا اطمینان حاصل شود که انرژی تجدیدپذیر کاملاً پایدار است و هیچ گونه فرآیند مخرب زیست‌محیطی را در هیچ مرحله‌ای ایجاد نمی‌کند.
غلبه بر وابستگی به فلزات گران‌بها در تولید هیدروژن
هیدروژن یکی از منابع نوظهور انرژی پاک است که می‌تواند منبع انرژی در مقیاس وسیع مورد نیاز برای برآوردن تقاضای فزاینده انرژی در جهان را تأمین کند. در حال حاضر تولید انرژی هیدروژن شامل استفاده از فلزات گران‌بها مانند پلاتین، برای کاتالیز کردن واکنشی است که آب را به هیدروژن و اکسیژن تقسیم می‌کند. این فرآیند نسبتاً گران‌قیمت بوده و و از نظر کارآیی محدود است.
اکنون دانشمندان با استفاده از نیکل و کبالت روشی برای تسریع واکنش تولید هیدروژن ایجاد کرده‌اند. این تکنیک که در یک نشریه در مجله Nano Energy بیان شده‌است، الکتروکاتالیست ارزان‌تر و کارآمدتری برای تولید هیدروژن سبز از آب پیشنهاد می‌کند. این روش تولید انرژی پاک در مقیاس بزرگ را ممکن می‌سازد، راهکاری که می‌تواند آلایندگی جهانی را به میزان قابل توجهی کاهش داده و به جلوگیری تغییر اقلیم کمک کند.
دانشمندان در مدرسه علوم مولکولی و حیات کورتین کشف کرده‌اند که افزودن نیکل و کبالت به کاتالیزورها، مانند نانوبلورهای دو بعدی آهن-گوگرد، که قبلاً بی اثر تلقی می‌شدند، عملکرد آنها را بسیار افزایش می‌دهد. به همین دلیل، اکنون می‌توان از کاتالیزورهای ارزان‌تر برای تولید واکنشی که آب را به تولید هیدروژن تقسیم می‌کند، استفاده کرد.
صنعت انرژی در حال حاضر دارای گزینه‌ای نسبتاً کم هزینه و کارآمد برای تولید انرژی پاک در مقیاس بزرگ است.
چالش‌های آینده دستیابی به هیدروژن پایدار
فعالیت انجام‌شده در کورتین نشان‌دهنده گامی مهم در جهت جایگزین کردن منابع انرژی سوخت فسیلی در جهان با انرژی پاک است. با این حال، در حالی که پیشرفت‌هایی در زمینه بهره‌وری و کارایی حاصل شده‌است، مسئله حصول اطمینان از این که منابع انرژی تجدیدپذیر به طور کامل پایدار هستند، وجود دارد.
تحقیقات نشان داده‌اند در حالی که منابع انرژی تجدیدپذیر ممکن است مستقیماً به آلایندگی کمک نکنند، اما فرآیندهایی که در هر مرحله از عملیات تولید انرژی پاک دخیل هستند، می‌توانند به خودی خود نقش داشته باشند.
استفاده از فلز در فرایند واکنش مورد نیاز برای شکافت آب برای تولید هیدروژن به استخراج وابسته است. به خوبی مشخص شده است که استخراج فلزات مورد استفاده در این واکنش باعث آسیب مستقیم و غیرمستقیم به محیط زیست می‌شود. برای مثال، استخراج باعث جنگل‌زدایی، فرسایش خاک، آلودگی خاک و آب، آلودگی صوتی و آلودگی هوا می‌شود.
پیش از اینکه نیروی هیدروژن بتواند حقیقتاً پایدار در نظر گرفته شود، به تحقیق و توسعه روش‌های تولید هیدروژن که به محیط زیست آسیب نرساند، نیاز است. برای تضمین آینده‌ای که کره زمین در آن ۱۰۰ درصد از انرژی پاک استفاده می‌کند، تلاش بیشتری برای تغییر فرآیندهای انرژی تجدیدپذیر برای جلوگیری از تأثیرات نامطلوب زیست‌محیطی مورد نیاز است. پتانسیل زیادی برای توسعه چنین روش‌هایی وجود دارد، و فوراً به نوآوری‌هایی نیاز است که به جهان کمک کند تا به سمت انرژی پاک برود و این اهداف را برآورده کند.
درباره نویسنده «سارا مور»
سارا کارشناسی روانشناسی، کارشناسی ارشد علوم اعصاب شناختی و بالینی دارد. او پس از مطالعه روانشناسی و علم اعصاب، به سرعت لذت و شادی خود را در تحقیق و نوشتن مقاله‌های تحقیقاتی پیدا کرد. سارا افتخار می‌کند که نزدیک به ۵ سال به عنوان نویسنده، پژوهشگر و ویراستار با تعدادی از صنایع همکاری کرده و مجموعه‌ای از آثار را تولید کرده‌است.