به گزارش گروه علمي باشگاه خبرنگاران به نقل از ستاد نوسعه فناوري نانو؛پژوهشگران دانشگاه علوم پایه زنجان با همکاری محققانی از دانشگاه‌های روسیه و آمریکا موفق به سنتز کاتالیزگری شدند که توانایی اکسایش آب ‏به عنوان سوخت پاک را داراست. این ماده علاوه‌بر ارزان قیمت بودن توانایی رقابت با پلاتین را در اکسایش آب نیز دارد.‏

در سال‌های اخیر تلاش‌هایی برای دستیابی به موادی که بتوانند آب را به عناصر سازنده‌اش هیدروژن و اکسیژن تجزیه کنند در حال انجام است.‏
هیدروژن به دست آمده می‌تواند به عنوان سوخت پاک مورد استفاده قرار گیرد چرا که محصول سوختن آن تنها آب است‎.‎‏ مهمترین مشکل در تجزیه ‏آب به هیدروژن و اکسیژن، اکسایش آب است که با انرژی فعالسازی زیادی همراه است‎.‎‏ این انرژی فعال‌سازی نه تنها باعث هدر رفتن مقدار زیادی انرژی ‏می‌شود، بلکه انرژی اضافی اعمال شده باعث اکسایش انواع ترکیبات موجود در آب می‌شود که خود عامل مزاحمی برای اقتصادی شدن این فرآیند است‎.‎

الکترون‌های ارزان به‌دست آمده در این فرایند می‌توانند برای کاهش انواع ترکیبات مورد استفاده قرار گیرند. نمونه آن کاهش دی اکسید کربن ‏به متان یا کاهش نیترژون به آمونیاک است. ولی برای اکسایش آب و البته کاهش ترکیبات گفته شده نیازمند کاتالیزگر‌ها هستیم.‏

پژوهشگران ایرانی با همکاری پژوهشگرانی از کشورهای آمریکا و روسیه با هدف انجام تحقیقاتی در این زمبنه و ساخت ترکیباتی که با ‏کارایی بالا و با مصرف کمترین میزان انرژی قادر باشند آب را به اکسیژن اکسید کنند، توانستند به یافته‌هایی جدیدی دست پیدا کنند. آنان ‏توانستند نوعی اکسید منگنز را سنتز کنند که در شرایط اسیدی قادر به اکسایش آب است و در این واکنش شبیه به پلاتین گران قیمت عمل ‏می‌کند.‏

دکتر‎ ‎محمد‎ ‎مهدی‎ ‎نجف‎ ‎پور، در مورد این تحقیقات گفت: «در بررسی‌های خود برای رسیدن به اهداف ذکر شده ابتدا به بررسی آنزیم ‏اکسید‌کننده آب موجود در گیاهان و درک هنرهای به‌کار گرفته شده در آن برای اکسایش آب پرداختیم. در این راستا ترکیباتی مشابه مرکز ‏فلزی این آنزیم را سنتز کرده و برای بهبود خاصیت کاتالیزگری این آنزیم با ترفندهای مختلف از جمله کمک از فناوری نانو به بررسی‌های زیاد ‏پرداختیم. در این راه نیز از الکتروشیمی برای درک بهتر فرایند اکسایش آب نیز سود جستیم و در نهایت با مقایسه این ترکیب ساخته شده با ‏آنزیم موجود درگیاهان به نتایج قابل قبولی رسیدیم.»‏

عضو هیئت علمی‎ ‎دانشگاه‎ ‎تحصیلات‎ ‎تکمیلی علوم‎ ‎پایه زنجان در مورد خود ماده سنتز شده افزود: «در این ماده در واقع با وارد کردن یون‌های فلزی ‏کلسیم به ساختار منگنز اکسید نوعی ساختار نانولایه منگنز اکسید به‌دست می‌آید که نه تنها سطح زیادی برای اکسایش آب در اختیار ما قرار می‌دهد ‏بلکه به دلیل ویژگی‌های نانویی باعث فعالیت شدید این ترکیبات می‌شود.»‏

بطور کلی این ترکیبات نه تنها برای اکسایش آب بلکه برای اکسایش انواع ترکیبات آلی و معدنی می‌توانند مورد استفاده قرار گیرند. به عنوان مثال ‏دو نمونه از کاربرد این ترکیبات را می‌توان در اکسایش آلکن‌ها یا الکل‌ها در صنایع پتروشیمی و در سنتز ترکیباتی که منوکسید کربن را به دی اکسید کربن تبدیل ‏می‌کنند و در مباحث زیست‌محیطی اهمیت فراوان دارند، جستجو کرد.‏

به گفته نجف پور نتایج این تحقیقات و ماده سنتزی در آینده می‌تواند منجر به ساخت ترکیبات ارزانی شود که برای تجزیه آب عمل می‌کنند. این در ‏حالی است که اگر بتوان با استفاده از سل‌های خورشیدی مدرن، انرژی خورشید را با بازده بالا به الکتریسیته تبدیل کرد، این انرژی به این کاتالیزگرها ‏منتقل می‌شود و برای تجزیه آب به‌کار گرفته می‌شوند. به عبارت دیگر باانرژی ارزان خورشید، کاتالیزگرهای مناسب و آب می‌توان هیدروژن را به عنوان ‏سوخت پاک به‌دست آورد. نکته جالب این است که هر نوع انرژی از جمله انرژی باد، جزر ومد و... را می‌توان به الکتریسته تبدیل ودر نهایت برای تولید ‏هیدرژن مورد استفاده قرار داد. پس هیدروژن ذخیره‌کننده بسیار مناسب انرژی است.‏

نتایج این کار تحقیقاتی در مجله ‏Dalton Transactions‏ (صفحه 5058-5091، شماره 14، سال 2013) منتشر شده است. ‏