تحریر نو - روش سبز تولید هیدروژن از متان برای صنایع پتروشیمی

روش سبز تولید هیدروژن از متان برای صنایع پتروشیمی

محققان دانشگاه صنعتی امیرکبیر با استفاده از یک روش سبز، راهکاری برای تولید هیدروژن از متان برای صنایع پتروشیمی عرضه کردند و به گفته آنها استفاده از این روش برای تولید هیدروژن تا ۷۷ درصد از انتشار گازهای گلخانه‌های جلوگیری می‌کند.

به گزارش تحریرنو ؛ مهسا خیرالهی‌وش، با اشاره به وجود ذخایر گاز طبیعی در کشور، گفت: در اسناد بالا دستی در زمینه فاصله گرفتن از خام فروشی تاکید شده است؛ از این رو ضرورت تبدیل گاز طبیعی به هیدروژن و کربن که از ارزش افزوده بالایی برخوردار هستند، احساس می‌شود و در این راستا مطالعاتی را در دانشگاه صنعتی امیرکبیر در دستور کار قرار دادیم.

وی "تولید هیدروژن از متان با استفاده از راکتور پلاسما سرد" را عنوان این تحقیق ذکر کرد و با بیان اینکه در انجام این تحقیق از طراحی نوینی از راکتور پلاسما برای این منظور استفاده شده است، یادآور شد: گاز هیدروژن از دو جنبه "تامین و ذخیره انرژی" و "صنعت پتروشیمی و پالایش" حائز اهمیت است. استفاده از گاز هیدروژن به عنوان یک حامل انرژی سازگار با محیط زیست مورد توجه قرار گرفته، ضمن آنکه هیدروژن در توسعه صنعت پیل‌های سوختی نقش اساسی دارد.

خیرالهی‌وش استفاده از هیدروژن به عنوان خوراک واحدهای عملیاتی را از دیگر کاربردهای این گاز نام برد و اظهار کرد: طرح تولید هیدروژن از متان با استفاده از فناوری راکتور پلاسمای سرد با دو هدف "رقابت با صنعت روز دنیا در حوزه تولید پر بازده هیدروژن" و "پوشش طیف گسترده‌ای از نیازهای صنعتی ایران" اجرایی شد.

مجری طرح با تاکید بر اینکه نتایج این تحقیق پنجره نوینی را به روی محققان حوزه فناوری پلاسما گشوده است تا بتوانند با شناسایی چالش‌های اساسی در این حوزه راهکارهایی را جهت افزایش بازدهی انرژی ارائه دهند، ادامه داد: نتایج حاصل از انجام آزمایشات با سامانه آزمایشگاهی آزمایشگاه پلاسمای دانشکده مهندسی شیمی حکایت از موفقیت راهکارهای پیشنهاد شده در افزایش بازدهی انرژی تولید هیدروژن با استفاده از راکتور پلاسما دارد.

وی با بیان اینکه تعریف این طرح بر مبنای نقشه راه توسعه فناوری آزمایشگاه پلاسمای دانشکده مهندسی شیمی انجام پذیرفته است، ‌یادآور شد: در تحقیقات کتابخانه‌ای و انجام آزمایشات اولیه، چالش‌های اساسی‌ این حوزه شناسایی شده و ایده‌های خام اولیه جهت رفع چالش‌ها شکل گرفتند. بر این اساس راکتور پلاسما با قابلیت الکترودهای متحرک و ساختار عملیاتی منعطف طراحی و ساخته شد.

به گفته این دانش‌آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر با انجام آزمایشات، صحت ایده‌های مطرح شده در حوزه افزایش بازدهی انرژی تولید هیدروژن با استفاده از راکتور پلاسما مورد تایید قرار گرفت.

خیرالهی‌وش در عین حال با اشاره به پیچیدگی‌های علمی طرح‌های مرتبط با فناوری پلاسما در حوزه تبدیلات گازی گفت: درواقع استفاده از فناوری پلاسما برای تبدیل متان به هیدروژن یک فناوری "پلی‌تکنیک" است؛ چرا که در این زمینه نیاز به علوم مهندسی شیمی، مهندسی مکانیک، برق قدرت، برق الکترونیک، مواد و فیزیک در طراحی و ساخت به صورت یکپارچه است.

وی نتایج این مطالعات را قابل استفاده در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی- نیرو و انرژی ذکر کرد و گفت: هیدروژن در زمینه‌های مختلف مانند صنایع پتروشیمی به عنوان خوراک، صنایع نفت جهت سبک‌سازی نفت سنگین و در زمینه پیل‌های سوختی استفاده می‌شود. کربن حاصل از این فرایند در صنایعی مانند کاتالیست، فوق جاذب‌ها، پلیمر و کامپوزیت، پوشش‌های خاص سطح و الکترونیک قابل استفاده است.

این محقق اضافه کرد: همچنین چند مقاله کنفرانس داخلی و خارجی تهیه شد و همچنین دو مقاله ISI حاصل از این طرح در مجلات هیدروژن-انرژی (International journal of hydrogen energy) پلاسما- شیمی و فرایند (Plasma chemistry and plasma processing) به چاپ رسیده است که این مقالات طرح پلاسمای متحرک را (به عنوان مثال استفاده از الکترود هلیکال) به عنوان راهکاری جهت نیل به بازدهی انرژی بالاتر معرفی کرده‌اند.

مجری طرح یادآور شد: در این پروژه همچنین برای اولین بار ایده نرخ پایین انتقال جرم بین فاز پلاسما و فاز گاز به عنوان عامل محدودکننده در میزان تبدیل متان معرفی شد و آزمایشاتی مبنی بر صحت این ادعا انجام شد.

وی اضافه کرد: نتایج حاصله از این طرح در راستای طراحی و پیاده‌سازی دیگر سامانه‌های آزمایشگاهی آزمایشگاه پلاسمای دانشکده مهندسی شیمی به کار گرفته شد که در صورت تامین مالی از طرف ارگان‌های دولتی یا بخش خصوصی امکان صنعتی شدن دارد.

خیرالهی‌وش با تاکید بر اینکه در این طرح تبدیل گاز طبیعی در دمای محیط و فشار اتمسفری و بدون نیاز به کاتالیست انجام شد، افزود: نه تنها این فناوری سازگار با محیط زیست و انتشار گاز دی اکسید کربن آن ناچیز است، بلکه این روش موجبات کاهش هزینه‌های عملیاتی در تولید هیدروژن را فراهم می‌آورد.

وی با اشاره به مزیت‌های رقابتی این طرح، گفت: این طرح در مقایسه با روش‌های متداول تولید هیدروژن از بازدهی انرژی بیشتری برخوردار است، انتشار دی اکسید کربن را تا ۷۷ درصد کاهش می‌دهد که از نظر محیط زیستی حائز اهمیت است و حجم عملیاتی کمتری دارد.

این طرح از سوی مهسا خیرالهی‌وش و به راهنمایی دکتر فریبرز رشیدی عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر اجرایی شده است.