اعتماد ما به سوخت‌های فسیلی به عنوان یک منبع اصلی انرژی باعث شده که آلودگی هوا به بالاترین حد ممکن برسد و در نتیجه چندین مشکل زیست محیطی و بهداشتی ایجاد شود.
، در میان آلاینده‌های اصلی تجمع نیتروژن اکسید(NOx) می‌تواند باعث بیماری‌های تنفسی شدید و عدم تعادل در چرخه نیتروژن زمین شود. بنابراین کاهش تجمع نیتروژن اکسید از اهمیت بالایی برخوردار است.
اخیراً تبدیل نیتروژن اکسید به محصولات نیتروژنی بی‌ضرر یا حتی مفید به عنوان یک استراتژی امیدوار کننده مطرح شده است. دانشمندان اخیرا اشتیاق بسیاری نسبت به موضوع کاهش نیتروژن اکسید به هیدروکسیل آمین(NH۲OH) که می‌تواند به عنوان منبع تجدیدپذیر انرژی مورد استفاده قرار گیرد، نشان داده‌اند.
مرحله “ساخت یا شکست” که تشکیل هیدروکسیل آمین را تعیین می‌کند شامل کاهش الکتروشیمیایی کاتالیزوری نیتریک اکسید(NO) است که بسته به pH الکترولیت و پتانسیل الکترود می‌تواند هیدروکسیل آمین یا نیتروز اکسید(N۲O) تولید کند. مطالعات نشان می‌دهد که برای تشکیل هیدروکسیل آمین برای غلبه بر تشکیل نیتروز اکسید، الکترولیت‌های بسیار اسیدی با pH کمتر از صفر مورد نیاز است. با این حال چنین محیط اسیدی به سرعت کاتالیزور را تخریب کرده و واکنش را محدود می‌کند.
پروفسور “چانگ هیوک چوی”(Chang Hyuck Choi) از موسسه علم و فناوری گوانگجو(GIST) در کره گفت: توسعه یک کاتالیزور جدید با فعالیت، گزینش پذیری و ثبات بالا چالش بعدی است.
در مطالعه اخیر پروفسور چوی و همکارانش از کره و فرانسه میزان کاهش نیتریک اکسید در حضور یک کاتالیزور جدید کربن-آهن- نیتروژن(Fe-NC) ساخته شده از پاره مولکول‌های FeNxCy متصل به یک لایه کربنی را بررسی کردند. این کاتالیزور به دلیل گزینش‌پذیری، برای مسیر هیدروکسیل آمین و همچنین مقاومت در برابر شرایط بسیار اسیدی انتخاب شده است.
محققان برای تعیین محل کاتالیزوری آن و وابستگی pH در تولید هیدروکسیل‌آمین، روش طیف سنجی اوپراندو و تجزیه و تحلیل الکتروشیمیایی کاتالیزور را انجام دادند.
آنها منطقه فعال کاتالیزور را به عنوان پاره مولکول‌های آهنی متصل به بستر کربن که در آن میزان تشکیل هیدروکسیل آمین با کاهش pH افزایش خاصی نشان می‌داد، شناسایی کردند. سرانجام، آنها به تولید کارآمد(۷۱درصد) هیدروکسیل آمین در یک پیل سوختی NO-H۲ نمونه اولیه دست یافتند و کاربرد عملی کاتالیزور را ایجاد کردند. علاوه بر این آنها دریافتند که کاتالیزور دارای ثبات طولانی مدت است و حتی پس از بیش از ۵۰ ساعت کار کردن، هیچ نشانه‌ای از غیرفعال شدن نشان نمی‌دهد.
این رویکرد نه تنها باعث کاهش آلاینده‌های مضر هوا می‌شود، بلکه محصولات جانبی مفیدی نیز فراهم می‌کند. جدا از کاربردهای هیدروکسیل آمین در صنعت نایلون، می‌توان از آن به عنوان حامل هیدروژن جایگزین نیز استفاده کرد. بنابراین کاتالیزور جدید نه تنها به کاهش میزان آلاینده‌های نیتروژن اکسید در جو کمک می‌کند بلکه ما را به آینده‌ای با انرژی تجدیدپذیر نزدیک می‌کند.
منبع: خبرگزاری دانشجویان ایران