کشف یک روش فوق‌العاده برای ساخت باتری هیدروژنی | استفاده راحت‌تر از سوخت پاک

به گزارش همشهری آنلاین و به نقل از نیو اطلس، یک ماده نانومتخلخل که هیدروژن مایع را با چگالی دو برابر در خود نگه می‌دارد، می‌تواند چالش‌های ذخیره‌سازی مایع و گاز در مقیاس بزرگ را برطرف کند و این دقیقا همان مشکلی است که باعث شده، نتوانیم آن‌طور که باید از این سوخت پاک استفاده کنیم.

هیدروژن به‌عنوان سوخت پاک کاربردهای فراوانی دارد. برای مثال در حمل‌ونقل تجاری، حمل‌ونقل هوایی کوتاه‌برد و کشتیرانی و جایی که انرژی قابل‌توجهی در وزن و حجم بیشتری نسبت به باتری‌های لیتیومی نیاز است. می‌توان آن را کم و بیش مانند بنزین سوزاند، یا آن را از طریق پیل سوختی برای تولید نیروی الکتریکی به کار گرفت.

بیشتر بخوانید:

• نقش عجیب زغال در تولید سوخت پاک!

هیدروژن مایع به ازای هر واحد جرم، انرژی بسیار زیادی دارد اما مشکل بزرگ و اساسی در استفاده از آن، مسئله ذخیره کردن است. برای نگهداری از آن در مخزن گاز نیاز به تراکم ۷۰۰ اتمسفر خواهید داشت. اگر بخواهید آن را به صورت مایع ذخیره کنید، باید دما را خیلی پایین بیاورید. حتی زمانی که به صورت سرد و مایع درآمده، هر چند سبک‌وزن است، اما حجم بسیار زیادی را اشغال می‌کند و این استفاده از آن را بسیار سخت می‌کند.

محققان کره‌ای از موسسه ملی علم و فناوری اولسان (UNIST) می‌گویند که فرمول ماده‌ای دست‌یافته‌اند که می‌تواند هیدروژن مایع را با چگالی دوبرابر ذخیره کند و این یعنی رسیدن به فضای ذخیره با حجم کمتر.

هیدروژن به عنوان یک مولکول، می‌تواند در فرآیندی به نام جذب فیزیکی در یک ماده متخلخل جذب شود. مواد بسیار متخلخل قبلا توانایی ذخیره مقدار زیادی هیدروژن در واحد جرم را نشان داده‌اند، اما در ذخیرسازی میزان زیاد آن در حجم کم ناموفق بوده‌اند. این تیم بوروهیدرید منیزیم نانومتخلخل (Mg(BH۴)۲) را سنتز کردند؛ چارچوبی با اتم‌های هیدروژن با بار منفی جزئی که سطح داخلی نانوحفره را تشکیل می‌دهند و امکان جذب هیدروژن و نیتروژن را فراهم می‌کنند. اگرچه نیتروژن و هیدروژن هر دو می‌توانند وارد منافذ شوند، محققان دریافتند که جذب گاز برای هیدروژن به میزان سه برابر بیشتر است، زیرا هر دو مکان‌های جذب متفاوتی را در منافذ اشغال می‌کنند.

محققان مشاهده کردند که قابلیت ذخیره‌سازی چگالی بالای هیدروژن در منافذ کوچک به دلیل شکل ناهمسانگرد مولکول های هیدروژن است. این ماده مجموعه‌ای از پنج مولکول هیدروژن را در آرایش سه‌بعدی ذخیره می‌کند و ظرفیت حجمی را بهبود می‌بخشد.آن‌ها می‌گویند که یافته‌هایشان به چالش‌های حیاتی در ذخیره‌سازی هیدروژن در مقیاس بزرگ می‌پردازد و کارایی و دوام اقتصادی هیدروژن را افزایش می‌دهد.

این روش قطعا می‌تواند در حمل‌ونقل طولانی‌مدت یا روش حمل‌ونقلی که در آن وزن مشکل کمتری است و کاهش حجم اهمیت بیشتری دارد، نقش داشته باشد. به نظر می‌رسد بهترین روشی است که برای ذخیره‌سازی انرژی ساکن تاکنون ارائه شده است، که در آن هیدروژن می‌تواند کم و بیش مانند باتری استفاده شود.

این مطالعه در مجله نیچر کمیستری «Nature Chemistry» منتشر شده است.