بزرگنمايي:
سرزمين ايرانيان- با توجه به کاهش روزافزون منابع سوختهاي
فسيلي و آلودگي ناشي از سوختن اين منابع برگشت ناپذير، تحقيقات در
زمينه انرژيهاي نو و تجديدپذير، در اولويت پژوهشهاي بسياري از دانشمندان
قرار گرفته است.
پيلهاي سوختي ميکروبي به عنوان يک منبع
انرژي تجديد پذير نه تنها باعث آلودگي محيط زيست نميشود؛ بلکه به طور
مستقيم در جهت کاهش آلودگي نيز عمل ميکند. به همين دليل، به گزينه مناسبي
براي اهداف تحقيقاتي و ارتقاي آنها به يک محصول صنعتي تبديل شدهاند.
به گفته دکتر مصطفي رحيمنژاد، عضو هيأت
علمي دانشگاه صنعتي نوشيرواني بابل، محققان اين طرح نيز تلاش کردهاند با
بهبود يکي از اجزاي مهم پيل سوختي ميکروبي، يعني الکترود آن، در جهت
بوميسازي فناوري ساخت آن به عنوان يک منبع تأمين انرژي دوستدار محيط زيست
گام بردارند.
وي افزود: الکترود ساخته شده
نانوبيوکامپوزيتي متشکل از سلولز باکتريايي و پليمرهاي رساناست و جايگزيني
مناسب براي الکترودهاي گران قيمت رايج در پيل سوختي ميکروبي خواهد بود.
رحيم نژاد اظهار داشت: نتايج حاکي از اين
است که الکترود ساخته شده ميتواند بهبود چشمگيري در عملکرد پيل جهت توليد
توان و جريان الکتريسيته ايجاد کند.
به گفته وي، نتايج کار فوق براي صنايع
الکترونيک و وسايل الکترونيکي کم مصرف نظير حسگرها و صنايع باطريسازي نوين
قابل استفاده خواهد بود. همچنين در بخش تصفيه پساب کارخانجات و
فاضلابهاي شهري جهت کاهش بار آلي آنها و همچنين حذف فلزات سنگين و مواد
خطرناک ديگر نيز کاربرد خواهد داشت.
رحيمنژاد در خصوص تفاوت شاخص اين طرح با
پژوهشهاي مشابه عنوان کرد: اگرچه تحقيقات گستردهاي در سراسر دنيا در
زمينه پيلهاي سوختي ميکروبي به ويژه قسمت الکترود آن صورت گرفته است، اما
ميتوان وجه تمايز اين کار تحقيقاتي را با ديگر کارها در استفاده از سلولز
باکتريايي به عنوان بستري براي ساخت يک نانوبيوکامپوزيت پليمري رسانا و
کاربرد آن به عنوان الکترود دانست.
وي افزود: يکي از اجزاي مهم در پيلهاي
سوختي ميکروبي الکترودهاي آند و کاتد هستند. الکترودهاي رايج مورد استفاده
در پيل سوختي ميکروبي عموماً از جنس گرافيت، کربن پارچهاي و يا کربن کاغذي
است که افزون بر قيمت تمام شده بالا و آلودگيهاي زيست محيطي نهان در
فرآيند ساخت اين جنس الکترودها، فناوري ساخت آنها نيز تقريباً انحصاري
است.
وي تاکيد کرد: اين درحالي است که الکترود به
کار رفته در اين طرح ارزان بوده و بار آلودگي زيست محيطي کمتري توليد
ميکند. همچنين قابليت بوميسازي نيز دارد.
به گفته رحيمنژاد، سلولز باکتريايي، الياف
درهم تنيده نانومتري است که به وسيلهي ميکروارگانيسمهاي خاصي توليد
ميشود. پوشش دهي اين الياف با پليمر رساناي پلي آنيلين و تبديل شدن آنها
به نانوالياف رسانا، منجر به توليد يک الکترود مناسب با سطح فعال بالا براي
پيل سوختي ميکروبي شده است. نانوالياف رساناي ساخته شده همچنين قدرت
کاتاليزوري بالايي در واکنشهاي اصلي در پيل از خود نشان دادهاست.
وي گفت: آزمونهاي FE-SEM، FT-IR و XRD
موفقيت آميز بودن اين الکترود را تأييد کرده اند. همچنين از آزمونهاي
ولتامتري چرخه اي(CV)، امپدانس الکتروشيميايي(EIS)، آزمون توان و
پلاريزاسيون به منظور تعيين بهبود عملکرد الکترود و پيل سوختي ميکروبي بهره
گرفته شده است.
اين محقق با اشاره به نحوه عملکرد پيلهاي
سوختي در کاهش آلودگيها عنوان کرد: در پيلهاي سوختي ميکروبي،
ميکروارگانيسمها نقش بيوکاتاليزورها را برعهده دارند. در اين سيستم، منبع
تغذيه ميکروارگانيسمها مواد زائد و دور ريختني و آلوده کنندهي محيط زيست
نظير پساب کارخانجات است. لذا ميکروارگانيسمها هم زمان با توليد انرژي
الکتريسيته، مواد آلاينده را نيز تصفيه ميکنند.
وي بيان کرد: الکترودهاي اين پيلها از
سلولزهاي باکتريايي ساخته شده و جايگزيني ارزان قيمت براي الکترودهاي
متداول نظير الکترودهاي گرافيتي خواهند بود. اين تحقيقات در حال حاضر در
مقياس آزمايشگاهي انجام شده است.
اين تحقيقات از همکاري دکتر مصطفي
رحيمنژاد، دکتر مهدي مشکور- عضو هيأت علمي دانشگاه علوم کشاورزي گرگان- و
مهرداد مشکور- دانشجوي دکتراي مهندسي شيمي دانشگاه صنعتي نوشيرواني بابل-
صورت گرفته است. نتايج اين کار در مجلهي Journal of Power Sources با ضريب
تأثير 6/395 (جلد 325، سال 2016، صفحات 322 تا 328) منتشر شده است.