وسایل نقلیهای که از گاز هیدروژن به عنوان سوخت استفاده میکنند، میتوانند به میزان بسیار زیادی کیفیت هوا در شهرهای بزرگ را بهبود دهند، اما مهندسان خودرو با یک چالش در این زمینه مواجه هستند و آن چگونگی ذخیرهسازی این سوخت با راندمان بالاست. اکنون دانشمندانی از چین و آمریکا فکر میکنند که فولرینهای باردارشده میتوانند این مشکل را حل کنند. میزان ذخیرهسازی پیشنهادی این مخازن، بالاتر از هشت درصد وزنی است.
ذخیره هیدروژن در فولرین در دما و فشار بسیار پایین
وسایل نقلیهای که از گاز هیدروژن به عنوان سوخت استفاده میکنند، میتوانند به
میزان بسیار زیادی کیفیت هوا در شهرهای بزرگ را بهبود دهند، اما مهندسان خودرو با
یک چالش در این زمینه مواجه هستند و آن چگونگی ذخیرهسازی این سوخت با راندمان
بالاست. اکنون دانشمندانی از چین و آمریکا فکر میکنند که فولرینهای باردارشده میتوانند
این مشکل را حل کنند. میزان ذخیرهسازی پیشنهادی این مخازن، بالاتر از هشت درصد
وزنی است.
ذخیره هیدروژن در مخازن بزرگ شاید برای اتوبوسها
مناسب باشد اما در صورت استفاده از آنها در وسایل نقلیه کوچک، به سوختگیری پی در
پی، با فاصله زمانی کم، نیاز خواهد بود؛ بنابراین برای استفاده از گاز هیدروژن بهعنوان
سوخت، باید روشی با راندمان بالا برای ذخیرهسازی هیدروژن پیدا کرد.
یک گروه تحقیقاتی از آزمایشگاه ملی آ ک ریجها و دانشگاه تنسی در آمریکا و آکادمی
علوم چین (CAS) محاسبه کردهاند که استحکام پیوندی هیدروژن مولکولی روی فولرینها
بین ۱۸/۰ تا ۳۲/۰ الکترون ولت است. این نتیجه مهم است، زیرا نشان میدهد که ذخیرهسازی
برگشتپذیر هیدروژن در دمای اتاق و شرایط نزدیک محیط، میتواند اتفاق بیافتد.
در سالهای اخیر، مواد زیادی از جمله هیدریدهای فلزی، قالبهای آلی – فلزی و
ساختارهای کربنی عاملدارشده بهعنوان کاندیداهای بالقوه برای ذخیرهسازی هیدروژن
با ظرفیت بالا، بررسی شدهاند؛ ولی هنوز هیچکدام از این مواد بهطور قاطع بهعنوان
انتخاب نهایی معرفی نشدهاند.
مینا یون، یکی از این محققان، میگوید: «مشکلات در این زمینه، بیشتر از طبیعت برهمکنش
هیدروژن با این مواد ناشی میشود. هنگام جذب شیمیایی هیدروژن، مواد ذخیرهکننده با
هیدروژن در شکل اتمی پیوند میدهند. در این حالت اگر چه ظرفیت ذخیرهسازی بالاست،
ولی دمای لازم برای آزادسازی هیدروژن عمدتاً بسیار بالا است. در مقابل، هنگام جذب
فیزیکی هیدروژن، مواد ذخیرهکننده میتوانند بدون تجزیه شدن، با مولکولهای هیدروژن
پیوند بدهند. هر چند، در جذب فیزیکی استحکام پیوند نوعاً خیلی ضعیف است و دمای
عملیاتی خواستهشده نیز کم است؛ اما در این حالت آزادسازی هیدروژن نیز آسانتر میگردد.
یون و همکارانش، به یک روش جدید امیدوارند. در این روش جدید، مولکولهای هیدروژن در
اثر قطبیشدن با یک میدان الکتریکی قوی که نزدیک سطوح فولرینهای کربنی باردارشده
تولید شدهاست، پیوند میدهند. این میدان الکتریکی باید خیلی قوی باشد (V/mد
۱۰۱۰×۲<) ، اما این محققان فکر میکنند که این میدان قوی، بهدلیل خواص نانومقیاس
ساختار فولرین، میتواند بهآسانی در نزدیکی سطح فولرین ایجاد شود.
نتایج این تحقیق در مجله Nano letters منتشر شدهاست.
