بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
عنوان: کاربرد کاتالیزورهای نوری (1)
اسلاید 3 :
کاتالیز کردن نوری
کاتالیز کردن نوری ناهمگن (Heterogeneous) فرایند پیچیدهایی است که مسیر انجام آن چندان شناخته شده نیست.
Pirkanniemi در سال 2002 پیشنهاد داد که این فرایند شامل 5 مرحله است:
نفوذ واکنشگرها به سطح کاتالیزور
اتصال واکنشگرها به سطح کاتالیزور
انجام واکنش در سطح کاتالیزور
واجذبی محصولات از سطح کاتالیزور
جدایی محصولات از کاتالیزور
اسلاید 4 :
تجزیه یا شکافت آب (Water Splitting)
به دلایل امنیتی و زیستی نیاز به یافتن جایگزین برای سوختهای فسیلی کاملاً مشهود است.
هیدروژن یک منبع انرژی جایگزین مناسب و بالقوه برای سوختهای فسیلی به شمار میرود.
اسلاید 5 :
تجزیه یا شکافت آب (Water Splitting)
در روشهای معمول برای تهیه هیدروژن، مقدار زیادی گاز گلخانهای دی اکسیدکربن تولید میشود.
اسلاید 6 :
تجزیه یا شکافت آب (Water Splitting)
استفاده از کاتالیزورهای نوری و نور خورشید روشی مطلوب برای شکافت آب و تولید هیدروژن است.
در این روش آب به عنوان ماده اولیه و نور خورشید به عنوان منبع انرژی به کار میرود.
اسلاید 7 :
تجزیه یا شکافت آب (Water Splitting)
تولید الکتروشیمیایی نوری هیدروژن به کاتالیزور نوری نیاز دارد.
اسلاید 8 :
تجزیه یا شکافت آب (Water Splitting)
این کاتالیزور میبایست به طور همزمان دارای ویژگیهای زیر باشد:
داشتن شکاف انرژی (Energy Gap) مناسب
انرژی نوار رسانایی و نوار ظرفیت آن پتانسیل کاهش و اکسایش آب/ هیدروژن و آب/ اکسیژن را در بر داشته باشد.
سطح پایین نوار رسانایی باید منفیتر از پتانسیل کاهش /O و سطح بالای نوار ظرفیت باید مثبتتر از پتانسیل اکسایش /O باشد.
انتقال بار در سطح مشترک مایع و کاتالیزور به سرعت انجام شود.
سطح آن از نظر شیمیایی در محیط آبی و تحت تابش پایدار باشد.
اسلاید 9 :
تجزیه یا شکافت آب (Water Splitting)
اسلاید 10 :
تجزیه یا شکافت آب (Water Splitting)
با توجه به خصوصیات تیتانیوم دی اکسید، مناسبترین کاتالیزور نوری برای شکافت آب محسوب میشود.
اسلاید 11 :
تجزیه یا شکافت آب (Water Splitting)
تولید الکتروشیمیایی نوری هیدروژن ابتدا توسط فوجی شیما و هوندا در سال 1972 معرفی شد.
آنها از تیتانیوم دی اکسید به عنوان آند و از الکترود پلاتین به عنوان کاتد (الکترود شمارشگر) استفاده کردند.
وقتی تیتانیوم دی اکسید تحت تأثیر نور فرابنفش قرار گرفت، ضمن جذب انرژی، جفت الکترون- حفره در آن ایجاد شد.
الکترونهای تولید شده در الکترود مقابل، سبب کاهش آب به هیدروژن شدند و حفرهها آب را به اکسیژن اکسید کردند.
اسلاید 12 :
تجزیه یا شکافت آب (Water Splitting)
اسلاید 13 :
تجزیه یا شکافت آب (Water Splitting)
مراحل شکافت آب:
اسلاید 14 :
تجزیه یا شکافت آب (Water Splitting)
در فرایند شکافت آب مشابه فتوسنتز در گیاهان انرژی فوتونها به انرژی شیمیایی تبدیل میشود.
به همین دلیل این فرایند فتوسنتز مصنوعی (Artificial Photosynthesis) نیز نامیده میشود.
اسلاید 15 :
تخریب آلودگیها
آلودگیهای محیطی مشکل عمده جوامع مدرن است.
فعالیتهای صنعتی، نظامی و کارهای روزانه مقدار زیادی آلاینده آلی و غیر آلی در آب، خاک و هوا منتشر میکند.
اسلاید 16 :
آلایندهها مشکلات زیادی را در پی خواهند داشت، مشکلاتی نظیر .
بیماریهای تنفسی
تغییرات آب و هوایی
گرم شدن زمین
نقصان لایه ازن
اسلاید 17 :
دفع آلودگیها با کاتالیزورهای نوری به دلایل زیر بر سایر روشها ارجحیت دارد:
از مواد ارزان قیمتی به عنوان کاتالیزور نوری استفاده میشود.
واکنشها سریع و در شرایط ملایم (دما و فشار محیط) قابل انجام هستند.
طیف وسیعی از آلودگیهای آلی را میتوان به آب و دی اکسید کربن تبدیل کرد.
در این روش از نور خورشید و اکسیدان غیر سمی اکسیژن استفاده میشود.
هیچ واکنشگر شیمیایی و واکنش جانبی نیاز نیست.
اسلاید 18 :
تصفیه خاک
ترکیبات آلی فرار کلردار (Volatile Chlorinated Organic Compounds, VOCs) از جمله.
تری کلرواتیلن و تتراکلرواتیلن به طور گسترده در صنایع خشکشویی و به عنوان حلال در شستن نیمه رساناها به کار میروند.
اسلاید 19 :
ترکیبات آلی فرار کلردار سبب آلودگی آبهای زیرزمینی و خاک میشوند.
این آلایندهها سرطان زا هستند.
اسلاید 20 :
روشهای معمول برای حذف آلودگیهای کلردار:
جایگزینی خاک آلوده با خاک غیر آلوده
گرم کردن خاک برای تبخیر این آلودگیها
این دو روش دردسرساز هستند و به طور کامل سبب پاک سازی خاک نمیشوند.
