پژوهشگران دانشگاه گیلان در تحقیقات اخیر خود نانوذراتی را تولید کردند که می‌توانند در فرایند تولید گاز هیدروژن از منابع غیرفسیلی به عنوان کاتالیست عمل کنند؛ به گفته آنها این نانوذرات کمک می‌کنند که شرایط فرایند تولید هیدروژن بهینه‌تر و مصرف انرژی کمتر شود.

به گزارش ایسنا، هیدروژن به عنوان یکی از امیدوارکننده‌ترین منابع انرژی پاک محسوب می‌شود. اهمیت این گاز به اندازه‌ای است که آن را سوخت قرن آینده می‌دانند. هیدروژن که راندمان احتراق بالایی دارد، برای سوختن تنها به اکسیژن نیازمند بوده و تک محصول آن آب است. لذا زمانی که به عنوان سوخت در موتورها استفاده شود، آلایندگی نداشته و می‌تواند مقدار گاز گلخانه‌ای را کاهش دهد.

با وجود تمامی مزایای ذکر شده، به منظور استفاده از هیدروژن به عنوان سوخت محدودیت‌هایی در مراحل تولید، ذخیره‌سازی و انتقال آن وجود دارد که در این راستا محققان دانشگاه گیلان راهکاری را ارائه دادند.

دکتر محمدحسن لقمانی، عضو هیأت علمی دانشگاه گیلان تولید گاز هیدروژن را از دو منبع فسیلی (اکسایش جزئی نفت سنگین، فرایند رفورمینگ گاز طبیعی) و غیر فسیلی دانست و گفت: اما منابع فسیلی محدود و تجدیدناپذیرند و با این وجود درحال حاضر ٩٨ درصد از کل هیدروژن تولید شده در جهان از سوخت‌های فسیلی به دست می‌آید.

وی از اجرای طرحی در این زمینه با هدف تولید درجای گاز هیدروژن از منبع غیرفسیلی خبر داد و افزود: برای دستیابی به این هدف نانوذرات مس-آهن بر پایه بور سنتز شدند تا با توجه به فعالیت کاتالیزوری خوب بتوان از آنها در فرایند هیدرولیز کاتالیزوری سدیم بوروهیدرید به منظور تولید هیدروژن به عنوان کاتالیست استفاده کرد.

لقمانی با تاکید بر اینکه نانوذرات مس-آهن دارای قیمت ارزان بوده و روش تهیه آن ساده ‌است، خاطرنشان کرد: طبق نتایج به دست آمده در حضور نانوکاتالیست‌های سنتز شده، بازده تولید گاز هیدروژن افزایش بسیار چشمگیری داشته است. همچنین بعد از اتمام فرایند، تغییری در ساختار فازی نانوکاتالیست‌ها ایجاد نشده و حتی بعد از چهار مرحله استفاده همچنان 80 درصد توانایی اولیه‌ خود را حفظ می‌کنند.

عضو هیات علمی دانشگاه گیلان اضافه کرد: تقریباً اکثر روش‌های وابسته به منابع غیر فسیلی مانند روش‌های فتوالکتروشیمیایی، بیوشیمیایی و برق‌کافت آب نیازمند مصرف نوع دیگری از انرژی مانند برق، گرما و نور جهت تولید گاز هیدروژن هستند. بنابراین ضمن در نظر گرفتن منبع غیرفسیلی استفاده از حداقل انرژی جهت تولید بهینه و ملایم بودن شرایط تولید گاز باید لحاظ شود.

این محقق با بیان اینکه در این طرح با استفاده از نانوکاتالیست‌های سنتز شده تولید گاز هیدروژن در دمای اتاق و با راندمان بالا محقق شد، ادامه داد: استفاده از گاز هیدروژن محدود به پالایشگاه‌ها و صنایع عظیم پتروشیمی نیست، بلکه از این گاز در صنایع غذایی، تهیه پلاستیک، پلی استر و نایلون، فرآیند هیدروژنه کردن روغن‌های خوراکی، در نیروگاه‌های برق به عنوان خنک کننده‌ ژنراتورها، فرایند تولید آمونیاک، مواد شوینده، داروسازی‌ها و صنایع چسب نیز کاربرد دارد.

به گفته وی در این طرح اثر عوامل پایدارساز مختلف با نسبت‌های مولی متفاوت، بر اندازه و ساختار نانوذرات مس-آهن و همچنین فعالیت کاتالیزوری آن مورد بررسی قرار گرفت.

لقمانی اثر دما بر اندازه‌ نانوذرات را از دیگر موارد بررسی شده در این طرح نام برد و گفت: در ادامه این کاتالیست‌ها در فرایند هیدرولیز سدیم بوروهیدرید و تولید گاز هیدروژن استفاده شده و پایداری نانوکاتالیست‌ها بعد از پایان فرایند تولید گاز هیدروژن مورد بررسی قرار گرفت، ضمن آنکه از آزمون‌های XRD, FE-SEM, TEM, BET و ICP جهت بررسی نتایج قسمت‌های مختلف استفاده شده است.

وی خاطرنشان کرد: سدیم بوروهیدرید حدود 10 درصد وزنی خود، دارای ذخیره‌ هیدروژن است؛ این ماده در شرایط بی‌اثر تا دمای 450 درجه سانتیگراد پایدار است، اما در حضور یک حلال پروتونی (آب و متانول) به طور پیوسته از طریق مکانیسم حلال‌پوشی گاز هیدروژن تولید می‌کند.

به گفته وی واکنش هیدرولیز (آبکافت) سدیم بوروهیدرید یک واکنش گرمازاست و بعد از آزادسازی هیدروژن ‌ماده‌ بوراکس تولید می‌شود. بوراکس یک ماده‌ افزودنی صابون و عوامل شوینده و نسبتاً غیرسمی است و این ماده همچنین می‌تواند با جذب هیدروژن توسط روش‌های متفاوت، مجددا سوخت بوروهیدرید تولید کند.

نتایج این تحقیق که حاصل همکاری دکتر محمدحسن لقمانی و پروفسور عبدالله فلاح شجاعی از اعضای هیأت علمی دانشگاه گیلان و مرتضی خاکزاد دانش‌آموخته‌ کارشناسی ارشد شیمی معدنی دانشگاه گیلان است، در مجله‌ Energy با ضریب تأثیر 4.529 منتشر شد.

پژوهشگران دانشگاه صنعتی امیرکبیر با استفاده از ساختار نانو الیاف مواد پلیمری جایگزین‌های مصنوعی برای عروق عرضه کردند که مشکل لخته‌زایی را در این جایگزین‌ها برطرف کرده‌اند.

به گزارش خبرگزاری صدا و سیما به نقل از روابط عمومی دانشگاه صنعتی امیرکبیر: کاووس رزمجوئی مجری این طرح بیماری‌های قلبی و عروقی را یکی از دلایل اصلی مرگ و میر در سراسر جهان برشمرد و گفت: امروزه نیاز فراوانی به پیوندهای مصنوعی عروق برای جایگزین سازی عروق آسیب دیده احساس می‌شود.

وی با بیان اینکه تا به امروز روش‌ها و پلیمرهای گوناگونی برای ساخت جایگزین‌های مصنوعی عروق مورد بررسی قرار گرفته است، افزود: داشتن معایبی مانند لخته‌زایی، استفاده از این جایگزین‌ها را با مشکل مواجه کرده است.

رزمجوئی از اجرای طرح تحقیقاتی با عنوان «ساخت و مشخصه یابی بستر نانو ساختار پلیمری به منظور کاربرد در جایگزین‌های مصنوعی عروق» با روش الکتروریسی پلی‌کاپرولاکتون و اصلاح سطح آن با پلاسمای اکسیژن و پیوند زنی آکریل‌آمید روی سطح، به منظور ایجاد بستری مناسب جهت ساخت جایگزین‌های مصنوعی برای عروقی که به هر علتی توانایی خود را از دست داده‌اند، خبر داد.

مجری طرح یادآور شد: در این پژوهش به بستر نانو ساختار پلیمری دست یافتیم که سطح آن اصلاح شده و چسبیدن پلاکت خون به آن بشدت کاهش یافته است و می‌توان از آن به عنوان جایگزین‌های مصنوعی عروق استفاده کرد.

وی ساخت بستر نانو لیفی اصلاح شده، با خاصیت نداشتن چسبندگی پلاکت و خون سازگار بودن را از اهداف این پژوهش عنوان کرد و گفت: برای این منظور، بستر پلیمری از جنس پلی کاپرولاکتون انتخاب شد؛ زیرا زیست سازگاری آن تأیید شده است و ساختار لیفی شکل حاصل از الکتروریسی آن، خواص مکانیکی مشابه یک رگ خونی را می‌تواند داشته باشد.

این محقق با بیان اینکه الکتروریسی فنی است که می‌تواند نانو الیاف پلیمری منفرد و ممتد را با طول‌های به نسبت بلند تولید کند، افزود: برای اصلاح سطح از فرایند پلاسمای اکسیژن استفاده شد؛ زیرا با توجه به تحقیقات صورت گرفته بیشترین دانسیته از گروه‌های فعال را در سطح ایجاد می‌کند، همچنین آکریل آمید به علت زیست سازگاری و آبدوست بودن و خنثی بودن از لحاظ الکتریکی برای پیوند زدن روی سطح نانو الیاف پلی‌کاپرولاکتون انتخاب شد.

وی اضافه کرد: برای این کار ابتدا بستری نانو ساختار از پلی‌کاپرولاکتون ساخته و سطح آن توسط پلاسمای اکسیژن اصلاح و فعال و بعد از فعال شدن سطح الیاف پلی‌کاپرولاکتون، مونومر آکریل‌آمید برای بهبود خون سازگاری به سطح پیوند زده شد و در نهایت با انجام آزمون چسبندگی پلاکت به عنوان آزمون خون‌سازگاری، میزان چسبندگی پلاکت روی سطح مورد بررسی قرار گرفت.

رزمجوئی فرآیند الکتروریسی پلی کاپرولاکتون و بدست آوردن الیافی با قطر میانگین در حدود ۱۱۲ نانومتر را از فرآیندهای پیچیده این پژوهش عنوان کرد و افزود: همچنین بخش مربوط به آموزن چسبندگی پلاکت نیز به دلیل سختی آماده سازی پلاکت خون، این تحقیقات را تا حدودی با پیچیدگی‌هایی روبرو کرد.

وی با تأکید بر اینکه دستاوردهای این پژوهش در صنعت و فناوری تولید جایگزین‌های عروقی مانند رگهای خونی مصنوعی می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد، گفت: برای تجاری سازی این روش و نمونه ساخته شده باید سایر تست‌های خون سازگاری و آزمون حیوانی اجرایی شود.

مجری طرح با تأکید بر اینکه در این طرح به بستر نانولیفی با قطر میانگین الیاف ۱۱۲ نانومتر دست پیدا کردیم که ویژگی‌های سطح را بشدت بهبود می‎بخشد، یادآور شد: در انتهای پژوهش و بعد از اصلاح سطح، سطحی به دست آمد که می‌تواند چسبندگی پلاکت خون به سطح را که یکی از عوامل اصلی گرفتگی عروق جایگزین است به شدت کاهش دهد.

وی تولید بستر نانو لیفی با قطر الیاف حدود ۱۱۲ نانومتر و سطحی آبدوست با قابلیت لخته زا نبودن برای استفاده در عروق مصنوعی را از موفقیت‌های این طرح نام برد و افزود: از نتایج به دست آمده از این طرح می‌توان در مطالعه و ساخت جایگزین‌های مصنوعی عروق مانند رگ‌های مصنوعی استفاده کرد.

این طرح با همکاری دکتر حمید کشوری و دکتر سعید صابر سمندری در دانشگاه صنعتی امیرکبیر اجرا شده است.