به نقل از «خبرگزاری دانشجو»

تبدیل نوسانات دما به انرژی پاک با نانوذرات

تاریخ انتشار: ۲۷ دی ۱۴۰۱ | کد خبر: ۳۶۸۶۸۳۶۴

کاتالیزور‌های پیروالکتریک (پیروکاتالیست) می‌تواند نوسانات دمای محیطی را به انرژی شیمیایی تمیز مانند هیدروژن تبدیل کند.

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، کاتالیزور‌های پیروالکتریک (پیروکاتالیست) می‌تواند نوسانات دمای محیطی را به انرژی شیمیایی تمیز مانند هیدروژن تبدیل کند. با این حال، در مقایسه با کاتالیست‌های رایج‌تر، مانند فوتوکاتالیست و پیرو کاتالیست به دلیل تغییرات آهسته دما در محیط محیط، کاتالیزور‌های پیروالکتریک ناکارآمد هستند.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

به تازگی، تیمی که توسط محققان در دانشگاه سیتی هنگ کنگ (CityU) هدایت می‌شود، یک واکنش سریع‌تر و کارآمد‌تر پیرو کاتالیزوری با استفاده از منابع گرمای پلاسمونی موضعی برای گرم کردن سریع و کارآمد مواد پیرو کاتالیزوری ارائه کرده است. این یافته‌ها راه‌های جدیدی را برای کاتالیزور‌های کارآمد برای کاربرد‌های زیستی، تصفیه آلاینده‌ها و تولید انرژی پاک باز می‌کند.

کاتالیزور‌های پیروالکتریک به کاتالیست‌های ناشی از بار‌های سطحی در مواد پیرو الکتریک حاصل از نوسانات دما اشاره دارد. این یک روش کاتالیزوری سبز است که انرژی حرارتی را از محیط زیست برداشت می‌کند. این امر در تولید انرژی پاک و تولید گونه‌های اکسیژن فعال، توجه زیادی را به خود جلب کرده است، که می‌تواند بیشتر برای ضدعفونی و تصفیه رنگ‌ها مورد استفاده قرار گیرد.

با این حال، اگر دمای محیط به مرور زمان تغییر نکند، بیشتر مواد پیرو الکتریک موجود کارآمد نیستند. از آنجا که میزان تغییر دمای محیط اغلب محدود است، یک روش مناسب‌تر برای افزایش راندمان پیرو کاتالیزور‌ها افزایش تعداد چرخه‌های دما است. اما دستیابی به چرخه‌های حرارتی متعدد در کاتالیزور‌های پیروالکتریک در یک بازه زمانی کوتاه با استفاده از روش‌های گرمایش معمولی یک چالش بزرگ است.

یک تیم تحقیقاتی به رهبری دکتر لی دانگوان، استادیار گروه علوم و مهندسی مواد (MSE) در Cityu با استفاده از راهبرد جدید ترکیب مواد پیرو الکتریک و اثر ترموپلاسمونی موضعی از فلز نجیب بر این مانع غلبه کرده است.

نانوساختار‌های پلاسمونی، که از نوسانات جمعی الکترون‌های آزاد پشتیبانی می‌کنند، می‌توانند نور را جذب کرده و به سرعت آن را به گرما تبدیل کنند. اندازه نانوذرات اجازه می‌دهد تا تغییر سریع دما در یک حجم محدود، بدون از دست دادن قابل توجه گرما به محیط اطراف صورت گیرد. در نتیجه، گرمای موضعی تولید شده توسط نانوساختار‌های حرارتی پلاسمونیک را می‌توان به راحتی تنظیم کرد و با تابش نور خارجی در یک بازه زمانی بسیار کوتاه روشن یا خاموش کرد.

این تیم در آزمایشات خود، یک ماده معمولی پیروکاتالیزوری به نام نانوذرات باریم تیتانات (Batio ۳) را انتخاب کردند. نانوذرات باریم تیتانات با نانوذرات طلا به عنوان منابع گرمای پلاسمونی تزئین شد اند. نانوذرات طلا می‌توانند فوتون‌ها را مستقیماً از لیزر پالسی به گرما تبدیل کنند. نتایج آزمایش‌ها نشان داد که نانوذرات طلا به عنوان یک منبع گرمای موضعی سریع، پویا و قابل کنترل بدون افزایش دمای اطراف عمل می‌کنند، که به طور برجسته و به طور مؤثر میزان واکنش کلی کاتالیزوری نانوذرات باریم تیتانات را افزایش می‌دهد.

از طریق این راهبرد، محققان به میزان تولید هیدروژن پیرو کاتالیزوری بالا دست یافتند و باعث پیشرفت کاربرد عملی پیرو کاتالیست شدند.

منبع: خبرگزاری دانشجو

کلیدواژه: نوسانات ارزی دمای محیطی محققان گرما آلاینده کاتالیزور ها نوسانات دما مواد پیرو دمای محیط

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت snn.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «خبرگزاری دانشجو» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۶۸۶۸۳۶۴ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

ایران امنیت انرژی بالایی دارد اگر مصرف‌کننده بگذارد

سال‌های گذشته هنگامی که ترکیه قرارداد گازی ایران را به داوری برد و مدعی شد ایران توانایی تأمین گاز را حتی در داخل کشورش ندارد چه رسد به صادرات در آن هنگام داوری سوئیس این موضوع را رد کرد و از این جهت ایران به ترکیه جریمه‌ای پرداخت نکرد.

در اینکه ایران به عنوان یکی از بزرگترین دارندگان منابع گازی به شمار می‌آید و رتبه دوم ذخایر جهانی گاز را در اختیار دارد شکی نیست، اما با این وجود اخیراً برخی از کارشناسان انرژی مدعی شده‌اند ایران از نظر تأمین انرژی با مشکلاتی مواجه است که در این گزارش سعی کردیم به این مساله بپردازیم.

مصرف کنترل شود امنیت انرژی تأمین است

آنطور که کارشناسان انرژی می‌گویند دوران افت تولید از پارس جنوبی آغاز شده و قطری‌ها زودتر از ایران به دنبال سکو‌های فشار افزایی رفته‌اند.

مسؤولان وزارت نفت نیز امسال به دنبال ساخت این سکو‌های فشار افزایی رفته‌اند تا در تولید گاز از این میدان مشترک عقب نمانند.

در هفته گذشته نیز موضوع سرمایه‌گذاری بخش خصوصی در بالادست صنعت نفت با حضور چندین شرکت خصوصی با وزارت نفت به نتیجه رسید و چند قرارداد توسعه‌ای به امضا رسید تا شاهد افزایش تولید گاز و نفت در سال‌های آینده باشیم. اما مسأله اصلی در امنیت انرژی تولید است یا مصرف؟

سقفی برای برداشت

محمد صادق مهرجو کارشناس انرژی در گفتگو با خبرنگار مهر با اشاره به اینکه میزان تولید گاز در کشور ما به اندازه توانایی و سرمایه گذاری که تاکنون انجام شده است، گفت: بین سال‌های ۱۳۹۰ تا ۱۴۰۰ تنها در پارس جنوبی بالغ بر ۳۵ میلیارد دلار بالغ بر سرمایه گذاری انجام شده است و باید در نظر داشت که کشور‌ها همه منابع را در اختیار ندارند و مسأله‌ای که وجود دارد این است که برای منابع انرژی تجدید ناپذیر سقفی برای برداشت گذاشته شده است.

وی ادامه داد: زمانی که بهره برداری از منابع آغاز می‌شود در دوره ابتدایی توسعه قرار می‌گیریم و پس از آن با تولید از میادین مختلف به دوره حداکثر تولید می‌رسیم، دوره حداکثر تولید را می‌توان با تمهیداتی برای مدت زمان مشخصی نگه داشت و پس از آن دوران شروع افت تولید آغاز می‌شود که ما در این دوران هستیم.

به دوران افت تولید رسیده‌ایم

هدر رفت انرژی یکی از مقولاتی است که در سال‌های اخیر به مورد توجه قرار گرفته است، اما آنطور که باید و شاید به این موضوع پرداخته نشده است، زیرا که با افزایش تولید گاز باز هم کسری آن در زمستان‌های گذشته خود را به خوبی نشان داده که این مساله ریشه در مصرف بی رویه در بخش‌های مختلف دارد.

مهرجو با اشاره به اینکه پارس جنوبی از این جهت حائز اهمیت است که ۷۰ درصد از تولید گاز کشور مربوط به این میدان است و مابقی میادین ۳۰ درصد تولید گاز را تشکیل می‌دهند، خاطرنشان کرد: اکنون به حداکثر تولید در پارس جنوبی رسیده‌ایم و از این به بعد دوران شروع افت تولید است که نشانه‌های آن ظاهر شده است و علی رغم اینکه فاز ۱۱ پارس جنوبی را توسعه دادیم و تولید قابل توجهی به تولید گاز اضافه شد، اما متأسفانه شاهد آن هستیم که سال گذشته با وجود توسعه فاز ۱۱ پارس جنوبی و به رقم تولید ۱۵ میلیون مترمکعب در روز رسید تفاوت آن‌چنانی در تولید این میدان احساس نشد و تقریباً به اندازه سال گذشته‌اش بود که نشان دهنده آن است که افت تولید در سایر فاز‌ها آغاز شده است؛ و این موضوع باید به گوش مصرف کننده نیز برسد که این نعمت اگر درست استفاده نشود هرچقدر هم تولید شود بازهم کم است.

گاز ثروتی یکبار مصرف

گاز در زمره انرژی‌های تجدیدناپذیر قرار می‌گیرد برای همین است که بر استفاده بهینه آن تاکید می‌شود تا این نعمت خدادای برای نسل‌های آینده نیز باقی بماند، مهرجو هم صحه بر این موضوع می‌گذارد و می‌گوید: گاز یک ثروت یک بار مصرف و تجدید ناپذیر است، با اتمام این انرژی امکان جایگزینی وجود ندارد به همین علت تبدیل به ثروت می‌شود و هزینه توسعه زیر ساخت‌ها می‌شود مانند برق، صنعت، کشاورزی و… که منجر به ایجاد ارزش افزوده اقتصادی باشد.

وی ادامه داد: ما به اندازه‌ای که می‌توانیم و مخازن استعداد دارند تولید می‌کنیم البته ممکن است سرعت توسعه با کشور‌های رقیب کند‌تر باشد ولی این مساله اکنون هم وجود دارد البته ما در پارس جنوبی از قطر تولید بیشتری داریم چرا، زیرا مصرف بیشتری داریم.

مهرجو با اشاره به مصرف بی رویه و بالا بودن شاخص شدت انرژی کشور نسبت به تمام دنیا و سایر کشور‌های خاورمیانه، خاطر نشان کرد: در تمام کشور‌ها شاخص شدت انرژی رو به کاهش است و یا ثابت است در حالی که در کشور ما رو به افزایش است که علت آن پایین بودن قیمت تمام شده انرژی در کشور ما نسبت به سایر کشور‌ها است به همین دلیل کسی اهمیتی به بهینه سازی مصرف انرژی به خصوص در بخش‌های صنعتی نمی‌دهد.

باید مدیریت متمرکز انرژی داشته باشیم

وی با بیان اینکه ما باید یک مدیریت متمرکز انرژی داشته باشیم تا بتوانیم سیاست گذاری متمرکز و تنظیم‌گری متمرکز در بخش‌های مختلف داشته باشیم توضیح داد: این مدیریت می‌تواند منجر به هماهنگی و بهینه سازی متمرکز شود به عنوان مثال وزارت نفت که متولی امر تولید است نمی‌تواند در زمینه بهینه سازی سایر بخش‌های صنعتی و کشاورزی دخالتی داشته باشد به همین علت به نهادی فرادست نیاز داریم که امکان کنترل و هماهنگی همه این نهاد‌ها را داشته باشد.

این کارشناس انرژی اضافه کرد: متأسفانه شورای عالی انرژی کارکرد خود را از دست داده است، زیرا مخصوص سیاست گذاری است و دخالتی در هماهنگی، تنظیم‌گری و بهینه سازی ندارد و ما نیاز داریم که دائماً رصد کنیم که چه میزان انرژی تولید می‌شود و به کدام بخش چه مقدار می‌دهیم و هر بخش چه مقدار بهینه سازی کردند و چه میزان هدر رفت انرژی وجود داشته است.

مهرجو با اشاره به اینکه علاوه بر مصرف بالای انرژی در کشور هدر رفت فراوانی وجود دارد، اضافه کرد: گاز‌های فلز مصرف گزافی داشته‌اند، نیروگاه‌های حرارتی راندمان بالایی نداریم و در بخش خانگی که ۴۵ درصد گاز کشور مصرف می‌شود بخاری‌های گازی راندمان بالایی ندارد اگر بتوانیم از بخاری‌ها با راندمان بالا استفاده کنیم تا حدی این مشکل مرتفع می‌شود که آن هم باید دولت سرمایه گذاری کند و به صورت اقساط ماهانه بر روی قبوض گاز هزینه آن را از مردم دریافت کند، به همین دلیل نیازمند یک نهاد فرا دستگاهی برای مدیریت بخش‌های مختلف هستیم.

رعایت توازن تولید و مصرف انرژی به سرمایه گذاری خارجی نیاز دارد

تولید انرژی در کشور ما کم نیست، بلکه مصرف انرژی در ایران بسیار بالاست و باید تدبیری برای آن صورت بگیرد چرا که ایران به عنوان یکی از دارندگان منابع طبیعی گاز و نفت اقبال چندانی در صادرات گاز نداشته است چرا که همواره تولید و مصرف به یک اندازه و حتی ناتراز اند؛ این به معنی آن است که تعادل در مصرف وجود ندارد و آنگونه که باید و شاید سرمایه گذاری در این زمینه صورت نمی‌گیرد.

 نرسی قربان کارشناس انرژی در گفتگو با خبرنگار مهر با اشاره به اینکه ایران یکی از بزرگترین ذخایر گازی را دارا است، گفت: ایران از لحاظ تئوری می‌تواند به هاب انرژی تبدیل شود و سال‌های سال در رابطه با آن صحبت شده است، زیرا ایران یکی از بزرگترین ذخایر گازی جهان را دارا است.

وی ادامه داد: ایران از لحاظ جغرافیایی در منطقه‌ای قرار دارد که به چندین کشور مختلف راه دارد؛ اعم از کشور‌هایی که گاز دارند به همین جهت همواره بر سر این موضوع بحث بوده که ایران بتواند گاز را از کشور‌هایی نظیر ترکمنستان که گاز دارند دریافت و به ترکیه، هند و... بدهد که به دلیل تحریم‌ها امکان پذیر نبود.

به گفته این کارشناس تولید انرژی در کشور ما کم نیست، بلکه مصرف انرژی در کشور ما بسیار بالاست.

لزوم سرمایه گذاری برای افزایش تولید

سرمایه گذاری یکی از راه‌های افزایش تولید است حتی وزیر نفت هم به لزوم سرمایه گذاری ۲۰۰ میلیارد دلاری اذعان کرده بود، قربان هم همین نظر را دارد و می‌گوید: برای به تعادل رسیدن تولید و مصرف باید تولید گاز افزایش پیدا کند، زیرا گاز در سبد کشور ما سهم ۷۰ درصدی دارد و اگر بخواهیم تولید گاز را افزایش دهیم که برای تولید برق و سایر مصارف را پاسخگو باشد مستلزم سرمایه گذاری بیشتر است که مقدار آن بسیار بالاست و به گفته وزیر نفت ۲۰۰ میلیارد دلار برای سرمایه گذاری نیاز داریم.

به گفته قربان در صورتی که سرمایه گذاری صورت بگیرد باید سرمایه گذاری خارجی باشد تا پاسخگوی نیاز ما باشد.

راهکار‌های قیمتی به علت مسائل سیاسی وجود ندارد

قربان در رابطه با راهکار‌های بهینه سازی مصرف، خاطرنشان کرد: راه کار‌های مختلفی در این زمینه در نظر گرفته شده است که یکی از آنها قیمت گذاری است به گونه‌ای که قیمت انرژی را به جایی برسانند که صرفه‌جویی در آن بسیار جذاب شود که به علت مسائل سیاسی چنین امکانی وجود ندارد.

وی ادامه داد: راه کار‌های دیگری نظیر سرمایه گذاری وجود دارد و بهینه سازی به طوری که در خانه و ادارات حتی کارخانه‌ها سرمایه گذاری صورت بگیرد تا مصرف بهینه باشد و با توجه به اینکه سرمایه گذاری وجود نداشته این نوع از بهینه سازی هم میسر نشده است.

این کارشناس انرژی توضیح داد: سیاست‌های انرژی دولت مرتباً در حال تغییر است و هیچ زمان سیاست واحدی را در دولت‌ها مختلف نداشته‌ایم و همه این موارد دست به دست هم داده تا بهینه سازی به تعویق می‌افتد.

مصرف انرژی در منازل باید مدیریت شود

در بسیاری از کشور‌های جهان تنها از یک حامل انرژی استفاده می‌شود در صورتی که در کشور ما، برق و گاز به صورت همزمان در خانه‌های شهروندان وجود دارد که می‌تواند مهمترین ناترازی گاز باشد، حسن مرادی استاد دانشگاه و کارشناس انرژی در گفتگو با خبرنگار مهر با اشاره به اینکه کشور ما یکی از پر مصرف‌ترین کشور‌های دنیا در مصرف گاز است، گفت: ما دومین کشور دارای ذخایر و منابع گازی هستیم، اما مصرف انرژی در کشور بسیار بالاست، که آن هم دلایل متعددی دارد.

وی ادامه داد: مهمترین دلیل مصرف بالای گاز در کشور ما به قبل از انقلاب باز می‌گردد، زمانی که لوله کشی گاز به صورت رایگان انجام شد مردم گمان بردند که گاز نعمتی لایزالی و پایدار است و خبر نداشتند در کشور‌هایی که لوله کشی گاز وجود دارد با چه سختی این گاز را به مصرف می‌رسانند بنابراین بر اساس عادت نامأنوس و بدون مطالعه مصرف گاز به شدت افزایش پیدا کرد.

غیراستاندارد بودن تجهیزات منجر به هدررفت انرژی می‌شود

این کارشناس انرژی یادآور شد: یکی از دلایل مهم هدر رفت انرژی در کشور را می‌توان بخاری‌های گازی غیر استاندارد عنوان کرد. بر اساس محاسبه‌ای که در دولت‌های یازدهم تا سیزدهم انجام شده است نشان می‌دهد ۲۵ میلیون بخاری در کشور وجود دارد که اکنون این تعداد بیش از ۲۵ میلیون بخاری است که منجر به هدر رفت گاز می‌شود.

مرادی با بیان اینکه متأسفانه هیچ مکانیزم صحیحی برای استفاده از بخاری وجود ندارد، یادآور شد: در بسیاری از روستا‌ها به علت بزرگ بودن خانه‌های روستایی ۵ تا ۶ بخاری در هر خانه مورد استفاده قرار می‌گیرد که در این صورت حجم بالایی از گاز مورد استفاده قرار می‌گیرد و دولت باید برای این موضوع تدبیری در نظر بگیرد.

این کارشناس انرژی توضیح داد: دولت یازدهم و دوازدهم بنا داشتند طی برنامه‌هایی با کمک شرکت بهینه سازی سوخت این ۲۰ میلیون بخاری فاقد استاندارد را اصلاح کنند، اما متأسفانه جز ۱۰ هزار بخاری نتوانستند بخاری بیشتری تولید کنند، زیرا قیمت بالایی داشت و هر کسی قدرت خرید آن را نداشت و حتی این ۱۰ هزار بخاری که با روش جدید ساخته شده‌اند به آموزش و پرورش هدیه شده است.

وی خاطرنشان کرد: علاوه بر بخاری‌های غیر استاندارد نانوایی‌های غیر استاندارد، فلر‌ها وموتورخانه‌های غیر استاندارد منجر به هدر رفت و پرتی گاز می‌شود به همین دلیل باید خود را با آخرین فناوری‌های روز دنیا تطبیق دهیم تا بتوانیم این ثروت خدادادی را به صورت بهینه استفاده کنیم.

بر اساس این گزارش دولت باید سیاست‌های غیر قیمتی را در نظر بگیرد و با جذب سرمایه گذار خارجی راهی برای حفظ این نعمت خدادادی برای نسل‌های آینده تدبیر کند درغیر این صورت در سال‌های نه چندان دور با بحران گاز روبرو خواهیم شد.

منبع: مهر

باشگاه خبرنگاران جوان وب‌گردی وبگردی