تحول در فناوری‌های انرژی پاک با کشف کریستال جدیدی که نفس می‌کشد
به گزارش فیز دات ارگ (Phys.Org)؛ تیمی از دانشمندان کره‌ای و ژاپنی موفق به کشف نوعی جدید از کریستال شدند که می‌تواند اکسیژن را به‌طور مکرر در دما‌های نسبتا پایین آزاد و جذب کند. این قابلیت منحصر‌به‌فرد می‌تواند انقلابی در توسعه فناوری‌های انرژی پاک مانند سلول‌های سوختی، دستگاه‌های حرارتی هوشمند و پنجره‌هایی ایجاد کند که باعث صرفه‌جویی در انرژی می‌شوند.
سلول‌های سوختی
یک پیل یا سلول سوختی از انرژی شیمیایی هیدروژن یا سایر سوخت‌ها برای تولید پاک و کارآمد برق استفاده می‌کند. آنها می‌توانند از طیف وسیعی از سوخت‌ها و مواد خام استفاده کنند و برق سیستم‌هایی به بزرگی یک نیروگاه برق و به کوچکی یک لپ‌تاپ را تأمین کنند. پیل‌های سوختی مزایای متعددی نسبت به فناوری‌های مبتنی بر احتراق معمولی دارند. پیل‌های سوختی می‌توانند با بهره‌وری بالاتری نسبت به موتور‌های احتراقی کار کنند و در مقایسه با موتور‌های احتراقی، انتشار گاز‌های گلخانه‌ای کمتر یا صفر دارند.
کریستالی از جنس اکسید فلز با قابلیت «تنفس» اکسیژن
این ماده جدید یک نوع خاص از اکسید فلز است که از استرانسیم (Strontium)، آهن و کبالت تشکیل شده است. نکته قابل توجه در این کریستال این است که می‌تواند اکسیژن را هنگام گرم شدن در یک محیط گازی ساده آزاد کند و سپس آن را بدون از دست دادن ساختار خود دوباره جذب کند. این فرآیند را می‌توان بار‌ها تکرار کرد و همین موضوع آن را برای کاربرد‌های روزمره ایده‌آل می‌سازد.
نقش حیاتی کنترل اکسیژن در فناوری‌های نوین
پروفسور جین می‌گوید: «مثل این است که به کریستال ریه بدهیم و بتواند با گرفتن فرمان، عملیات دم و بازدم را انجام دهد». کنترل اکسیژن در مواد برای فناوری‌هایی مانند سلول‌های سوختی اکسید جامد که از هیدروژن با حداقل انتشار گاز‌های گلخانه‌ای، برق تولید می‌کنند، بسیار مهم است. همچنین در ترانزیستور‌های حرارتی (دستگاه‌هایی که می‌توانند گرما را مانند سوئیچ‌های الکتریکی کنترل کنند) و در پنجره‌های هوشمند که میزان عبور گرما را متناسب با شرایط جوی تنظیم می‌کنند، نقش دارد.
مزیت‌های این ماده نسبت به نمونه‌های پیشین
تاکنون، بیشتر موادی که توانایی کنترل اکسیژن داشتند، شکننده بودند یا فقط در شرایط بسیار سخت و دمای بالا عمل می‌کردند؛ اما این ماده جدید در شرایط ملایم‌تری کار می‌کند و پایدار باقی می‌ماند. پروفسور جین توضیح می‌دهد: «این کشف از دو جهت قابل توجه است: تنها یون‌های کبالت کاهش می‌یابند و این فرآیند به شکل‌گیری ساختار کریستالی کاملا جدید و پایدار منجر می‌شود».
کاربرد‌های گسترده
پژوهشگران نشان دادند که این ماده می‌تواند با وارد کردن دوباره اکسیژن به شکل اولیه خود بازگردد و این مسئله ثابت می‌کند که این فرآیند کاملا برگشت‌پذیر است. پروفسور اوهتا می‌گوید: «این گام بزرگی به سوی ساخت مواد هوشمندی است که می‌توانند بی‌درنگ خود را سازگار کنند». دامنه کاربرد‌های این ماده از انرژی پاک تا الکترونیک و حتی مصالح سازگار با محیط زیست در ساختمان‌ها است.
این پژوهش به رهبری پروفسور «هیونگ‌جین جین» از دانشگاه ملی پوسان کره و با همکاری پروفسور هیروماچی اوهتا از موسسه تحقیقات علوم الکترونیک دانشگاه هوکایدو ژاپن انجام شده و نتایج آن نیز در تاریخ ۱۵ آگوست ۲۰۲۵ در ژورنال علمی «نیچر کامیونیکیشنز» (Nature Communications) منتشر شده است.
اهمیت پژوهش
طبق پنجمین ویرایش گزارش وضعیت هوای جهان (SoGA)، آلودگی هوا تأثیر فزاینده‌ای بر سلامت انسان دارد و به دومین عامل خطرساز جهانی مرگ و میر تبدیل شده است. این گزارش نشان می‌دهد که آلودگی هوا در سال ۲۰۲۱، عامل ۸.۱ میلیون مرگ و میر در سراسر جهان بوده است. فراتر از این مرگ و میرها، میلیون‌ها نفر دیگر با بیماری‌های مزمن ناتوان‌کننده زندگی می‌کنند و فشار‌های عظیمی را بر سیستم‌های مراقبت‌های بهداشتی، اقتصادی و جوامع وارد می‌کنند. از این‌رو، این پیشرفت در فناوری‌های انرژی پاک دیگر یک انتخاب نیست، بلکه یک ضرورت است.
انتهای پیام/
