تولید سبزترین سوخت جهان با استفاده از آلودگی‌ صوتی

محققان موفق به طراحی ساختار انعطاف‌پذیری از ماده فیزوالکتریک اکسید‌ روی شده‌اند که می‌تواند حین شناوری در آب با ایجاد اختلاف پتانسیل، به شکستن مولکول‌های آب و آزاد شدن گاز هیدروژن منجر شود. 

محبوبه عمیدی: هر قطره آب منبع با‌ارزشی از هیدروژن، سبزترین سوخت شناخته‌شده توسط بشر است، اما استخراج آن از آب چندان ساده به نظر نمی‌رسد. کشف ماده شیمیایی جدیدی توسط محققان که می‌تواند با استفاده از آلودگی‌های صوتی مانند آنچه که در بزرگراه‌ها هر روز شاهد آن هستیم، به تجزیه آب منجر شود، باعث شده تا چشم‌انداز تازه‌ای پیش روی محققان

برای استفاده از این منبع غنی و ارزان ترسیم شود.

به گزارش نیوساینتیست، گروهی از شیمی‌دانان دانشگاه ویسکانسین‌مدیسون موفق به ساخت بلورهایی از جنس اکسید روی شده‌اند که می‌توانند پس از غرق‌شدن در آب، ارتعاشات را جذب‌کرده و مناطق وسیعی از بار قوی مثبت و منفی در آب ایجاد کنند. در نتیجه امکان شکستن ملکول‌های آب فراهم شده و گازهای هیدروژن و اکسیژن متصاعد می‌شوند.

هویفانگ زو، محقق ارشد این پروژه می‌گوید: «هیچ ریسکی وجود ندارد. ما دقیقا همان‌طور که سلول‌های خورشیدی انرژی جذب می‌کنند، انرژی را از محیط دریافت خواهیم کرد».

عملیات در زیر آب
زو و همکارانش برای تولید هیدروژن نسل جدیدی از بلورهای فیزوالکتریک (موادی که می‌توانند تحت فشار مکانیکی، جریان الکتریکی تولید کنند) را به کار گرفته‌اند تا با استفاده از تغییرات حرکتی آنها را به تولید نیروی الکتریسیته وادارند.

از آنجا که این کریستال‌های تازه برای شناوری در آب طراحی شده‌اند، نیروی الکتریکی که توسط آنها تولید می‌شود، صرف شکستن ملکول‌های آب و تبدیل آن به اتم‌های هیدروژن و اکسیژن خواهد شد، مکانیسمی که توسط این تیم اثرات فیزوالکتریک شیمیایی نام گرفته است.

زو و همکارانش رشته‌های بسیار‌باریک انعطاف‌پذیری از کریستال‌های اکسید روی طراحی کرده‌اند که می‌توانند تحت اثر ارتعاشات گوناگون مانند امواج صوتی به حرکت درآیند. آنها نشان دادند با استفاده از ارتعاشات مافوق صوت در زیر آب می‌شود بین 5 تا 10 درجه در ابتدا و انتهای این رشته‌ها انحراف ایجاد کرد. چنین تغییر زاویه‌ای می‌تواند میدانی الکتریکی با اختلاف پتانسیل کافی برای شکستن مولکول‌های آب و آزاد کردن اتم‌های اکسیژن و هیدروژن خلق کند.

زو می‌گوید: «علاوه بر این می‌توان با تغییر ابعاد این رشته‌ها، به آنها اجازه داد ارتعاشات گوناگونی را به بهترین شکل ممکن جذب کنند. به عنوان مثال می‌شود این رشته‌ها را به شکلی طراحی کرد که بهترین بهره‌وری را حین دریافت صدای برخورد امواج دریا داشته باشند یا نسبت به ارتعاشات صوتی دیگری حساسیت بیشتری از خود نشان دهند».

مسئله بهره وری
زو می‌گوید: «تجربیات آزمایشگاهی نشان می‌دهند، اکسید روی تنها می‌تواند 18 درصد از انرژی حاصل از ارتعاشات را که توسط این ماده جذب‌شده به انرژی محبوس در گاز هیدروژن که در صورت اشتعال آزاد خواهد شد، تبدیل کند».

مواد فیزوالکتریکی که در حال‌حاضر مورد استفاده قرار می‌گیرند، چنین بازده بالایی را در تبدیل ارتعاشات به انرژی الکتریکی ندارند، بهره‌وری آنها به طور متوسط تنها 10 درصد است. زو معتقد است با استفاده از این ماده جدید می‌توان سیستم‌هایی را طراحی کرد که قادر باشند از هر ارتعاش صوتی، از صدای برخورد امواج گرفته تا کار مداوم ماشین‌آلات، هیدروژن تولید کنند.

جین‌هوی سانگ از دانشگاه فناوری جورجیا در آتلانتا می‌گوید: «باید ایده خوبی باشد. چون نیازی به تشکیل مدار ندارد و در نتیجه این رشته‌های کریستالی نسبت به دستگاه‌های فعلی که از مواد فیزوالکتریک خشک استفاده می‌کنند، بسیار‌ساده‌تر خواهد بود».

با این وجود سانگ به اینکه این رشته‌ها باید بهره‌وری بالاتری داشته باشند، چندان اطمینان ندارد. او می‌گوید: «مطابق قوانین فیزیک انرژی حاصل از یک ماده باید ثابت باشد».