مصرف انرژي در جهان روز به روز در حال افزايش است و از طرفي محدوديت در منابع سوخت هاي فسيلي و مشكلات استفاده از اين منابع نظير آلودگي هاي محيط زيستي و ... موجب اين شده تا دانشمندان در سرتاسر دنيا به دنبال سوخت هاي مناسب هستند كه بتوانند نياز هاي انرژي انسان را تامين كنند و همچنين تا حد امكان معايب سوخت هاي فسيلي را نداشته باشند. هيدروژن به عنوان يكي از كانديداهاي جايگزيني سوخت هاي فسيلي، در دهه هاي اخير مورد توجه دانشمندان قرارگرفته است و طبق پيش بيني هاي صورت گرفته تا سال 2050 توليد هيدروژن به بيش از 250 ميليون تن در سال برسد و نقش مهمي در تامين انرژي بشر آينده را داشته باشد. از آن جايي كه مهمترين منبع هيدروژن در كره زمين مولكول آب است و از آن جايي كه بيشتر كره زمين را آب پوشانده است، اهميت بسيار مهم و كاربردي توليد هيدروژن را به عنوان يك سوخت بسيار پاك و تمام نشدني و بدون آلاينده محيط زيستي را نشان مي دهد. امروزه، هيدروژن عمدتا در توليد آمونياك، پالايش نفت ( در فرآيند هاي هيدروكركينگ و ... ) و ساخت متانول مورد استفاده قرار مي گيرد. از هيدروژن در برنامه فضايي ناسا، به عنوان سوخت در سفينه هاي فضايي، در برنامه هاي هوا فضا و سوخت مستقيم و در پيل هاي سوختي كه گرما، برق و آب آشاميدني براي فضانورد توليد مي كنند نيز استفاده مي شود. پيل هاي سوختي ابزار هايي هستند كه هيدروژن را مستقيما به برق تبديل مي كنند. در آينده، مي توان از هيدروژن به عنوان سوخت خودروها و هواپيماها استفاده نموده و نيز با به كارگيري از اين عنصر، برق مصرفي خانه ها و ادارات را تامين كرد.[1] روش هاي توليد هيدروژن از منابع غير فسيلي (تجديد پذير ها) مانند الكتروليز آب، ترموليز آب و راديوليز آب مي باشد و منابع فسيلي(تجديد ناپذيرها) مانند استفاده از ذغال سنگ و گاز طبيعي براي توليد هيدروژن مي باشد. براي توليد هيدروژن به روش الكتروشيميايي از طريق شكافت آب دو واكنش خواهيم داشت: واكنش تكاملي هيدروژن كه بر روي كاتد توليد هيدروژن انجام مي وشد و واكنش تكاملي اكسيژن كه بر روي آند توليد اكسيژن انجام مي شود كه مكمل يكديگر مي باشند. براي توليد هيدروژن در مقياس صنعتي نياز به اعمال چگالي جريان هاي بالا ‎>1000mA/cm^2 داريم تا بتوانيم در مقياس بالا هيدروژن توليد كنيم و همچنين بهره وري فرآيند را افزايش دهيم اما اعمال چگالي جريان بالا چالش هاي زيادي به همراه دارد و نيازمند طراحي الكتروكاتاليست هايي متناسب با شرايط اعمالي مي باشد. [2]و[3] در اين سمينار تلاش بر اين است تا به چالش هاي موجود در اين مسير اشاره كرد و در ادامه راهبرد هايي براي طراحي الكتروكاتاليزگرهايي متناسب با اين شرايط بيان شود.

5/19/2025 12:00:00 AM

87785

1404/07/28

Electrocatalyst design strategies for high current density hudrogen production

هيدروژن , الكتروشيمي , الكتروكاتاليست , الكتروليز آب

hydrogen , electrocatalyst , electrochemistry , water electrolysis