توليد سوخت پاک بيوديزل با نانوحسگر ساخت محققان ايراني
پژوهشگران دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهر ری و دانشگاه علوم مالزی موفق به ساخت همزمان نانوحسگر گلیسرول و یک آند با کیفیت جهت استفاده در پیل‌های سوختی الکلی با بازدهی و پایداری مطلوب شدند. به گزارش ايسنا، امروزه محققان کشورهای توسعه یافته و در حال توسعه به تولید بیودیزل و خالص‌سازی آن به عنوان یک منبع انرژی نو و سوخت غیرفسیلی ارزان و پاک که می‌تواند جایگزین مناسبی برای سوخت‌های فسیلی تجدیدناپذیر و رو به پایان باشد، توجه ويژه‌اي كرده‌اند.
در همین راستا به علت تولید محصولات فرعی طی فرایند تولید بیودیزل (استریفیکاسیون روغن‌های گیاهی)، خالص‌سازی آن از اهمیت بالایی برخوردار است، لذا استفاده از یک روش راحت و ارزان با دقت و حساسیت بالا براي اندازه‌گیری ناخالصی‌های مهم آن، قبل از خالص‌سازی بیودیزل همواره مدنظر است. گلیسرول آزاد نیز یکی از محصولات فرعی در حین تولید سوخت غیرفسیلی و پاک بیودیزل است که شناسایی و اندازه‌گیری آن، به عنوان مهمترین ناخالصی محصول تولید شده، بسیار حائز اهمیت است.
دکتر رامین محمدعلی‌تهرانی، استادیار دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهر ری در رابطه با کار تحقیقاتی خود گفت: هدف از این کار تحقیقاتی ساخت یک حسگر ارزان با دقت و حساسیت بالا برای اندازه‌گیری گلیسرول آزاد بوده است که به عنوان محصول فرعی و یک ناخالصی مهم همراه بیودیزل تولید میشود. به همین منظور در این کار تحقیقاتی ابتدا سطح الکترود گرافیت کامپوزیتی به کمک روش ولتامتری به وسیله نانوذرات نیکل با اندازه متوسط حدود 10 نانومتر اصلاح شد. سپس این الکترود اصلاح شده به دلیل وجود نانوکاتالیست نیکل در سطح آن، جهت الکترواکسایش و اندازه‌گیری گلیسرول آزاد در بیودیزل مورد بررسی و استفاده قرار گرفت.
وی افزود: این کار تحقیقاتی با سنتز الکتروشیمیایی نانوذرات نیکل به روش ولتامتری بر روی بستر گرافیت کامپوزیتی شروع شد که بعد از شناسایی نانوذرات نیکل به بررسی اکسایش الکتروکاتالیستی گلیسرول پرداختیم و شرایط مختلفی از جمله محیط قلیایی و اثر پارامترهای سرعت اسکن، غلظت گلیسرول و پایداری الکترود را مورد بررسی قرار دادیم. در آخر برای بررسی مطابقت داده‌های به دست آمده، موارد بررسی شده بر روی چند نمونه حقیقی بیودیزل به صورت کمی مورد ارزیابی قرار گرفت.
تهراني خاطرنشان كرد: در روند اجرای سنتز الکتروشیمیایی نانوذرات نیکل با توجه به خاص بودن روش مورد اجرا که تغییراتی در روش اجرای ولتامتری داده شده بود، ساختار کمیاب نیکل یعنی hcp به دست آمد.
به گفته تهرانی، آخرین گزارش علمی منتشر شده جهت سنتز الکتروشیمیایی hcp نیکل با اندازه حدود 100 نانومتر مربوط به 47 سال پیش توسط Wright and Goddark, Philos. (Mag. 11 (1965) 485) است. این در حالی است که تهرانی در سال 2009 کاربرد اولیه این الکترود در اکسایش الکتروکاتالیستی متانول را در مجله «Fuel Cells» گزارش کرده است.
وی در ادامه با اشاره به نتایج کار تحقیقاتی تصريح کرد: نتیجه کلی این کار تحقیقاتی تهیه یک الکترود یا نانوحسگر الکتروشیمیایی بر پایه نانوکاتالیست نیکل برای تعیین و اندازه‌گیری گلیسرول بویژه گلیسرول آزاد در بیودیزل با حساسیت 0.033 میلی مولار است. از دیگر نتایج مهم این طرح قابلیت این الکترود در اکسایش الکتروکاتالیستی الکل‌ها به ویژه گلیسرول و متانول با تولید جریان آندی قابل ملاحظه‌ای است که می‌تواند به عنوان آند در پیل‌های سوختی الکلی مستقیم (DAFCs) مورد استفاده و کاربرد قرار گیرد.
تهرانی، دلیل این حساسیت بالای نانوحسگر را اندازه نانویی این مواد دانست و گفت: به دلیل کوچک بودن اندازه سایز نانوذرات نیکل، حدود 10 نانومتر که به صورت یکنواختی بر روی سطح بستر گرافیت کامپوزیتی پوشیده شده، مساحت سطح یا به عبارتی سایت‌های فعال کاتالیستی در سطح الکترود افزایش یافته و لذا تولید جریان آندی قابل ملاحظه بوده و حساسیت الکترود يا نانوحسگر برای اندازه‌گیری مقادیر کم گلیسرول به شکل قابل ملاحظه‌ای افزایش یافته است.
به گفته وی، محققان ایرانی به ویژه محققان پژوهشگاه صنعت نفت و دانشگاه تربیت مدرس در سال‌های اخیر توجه زیادی به مطالعه و تولید بیودیزل داشته و نمونه‌های نیمه‌صنعتی و تا حدی صنعتی آن نیز تولید شده است و این نانوحسگر الکتروشیمیایی می‌تواند در صنایع تولید بیودیزل و مراکز تحقیقاتی مرتبط با آن مورد استفاده قرار گرفته و میزان گلیسرول آزاد بیودیزل را اندازه‌گیری كند.
محقق اين طرح تحقيقاتي در پايان تصريح كرد: از دیگر کاربرد‌های این طرح، استفاده از این الکترود پوشیده از نانوذرات نیکل به عنوان آند در صنایع تولید پیل‌های سوختی بر پایه الکل مستقیم، به عنوان یک منبع تولید انرژی نو و غیر فسیلی دیگر است.
نتایج این کار تحقیقاتی که با مشارکت پروفسور «Sulaiman Ab Ghani»، استاد دانشکده شیمی دانشگاه علوم مالزی صورت گرفته در مجله «Electrochimica Acta» منتشر شده است.
