استفاده از گرافن برای ذخیره هیدروژن

نظریه پردازان ایتالیایی معتقدند که گرافن تاب‌خورده می‌تواند به‌عنوان یک روش ارزان و کارا برای ذخیره سازی هیدروژن مورد استفاده قرار گیرد. شبیه سازی‌های کامپیوتری نشان می‌دهد که بخشی از گرافن می‌تواند به‌صورت ارجح به هیدروژن بچسبد. این هیدروژن‌ها با تغییر شکل لایه گرافن، به‌صورت خود‌به‌خودی از آن جدا می‌شوند.

نظریه پردازان ایتالیایی معتقدند که گرافن تاب‌خورده می‌تواند به‌عنوان یک
روش ارزان و کارا برای ذخیره سازی هیدروژن مورد استفاده قرار گیرد. شبیه
سازی‌های کامپیوتری نشان می‌دهد که بخشی از گرافن می‌تواند به‌صورت ارجح به
هیدروژن بچسبد. این هیدروژن‌ها با تغییر شکل لایه گرافن، به‌صورت خود‌به‌خودی
از آن جدا می‌شوند.

ذخیره سازی هیدروژن یکی از موضوعات بسیار داغ محسوب می‌شود، از این روش می
توان برای ذخیره انرژی در پیل‌های سوختی آینده استفاده نمود. درحالیکه روش‌های
خلاقانه بسیاری برای این کار ارائه شده است، اما یک مشکل همچنان وجود دارد:
چگونه می‌توان هیدروژن ذخیره شده را بیرون کشید؟ برای این کار نیاز به دما
و صرف انرژی بسیار زیادی است.

والنتینا توزینی و ویتوریا پلگیرنی از مرکز تحقیقات ملی ایتالیا و مدرسه نرمال از
شبیه سازی دینامیک مولکولی استفاده کردند تا نشان دهند که ورقه‌های تاب‌خورده گرافن
می‌تواند راهبرد جدیدی برای حل مشکل رها سازی هیدروژن ذخیره شده باشد.

نتایج محاسبات این تیم نشان می‌دهد که اگر گرافن به‌صورت تاب‌خورده در آید هیدروژن
می‌تواند روی نقطه برآمده بر گرافن بنشیند، این نقاط از نظر انرژی برای هیدروژن
نقاط دلخواه محسوب می شود. در گرافن صاف، اوربیتال‌های مولکولی کربن به‌صورت SP2
هستند که از نظر هیدروژن بسیار جذاب است. نقاط برجسته روی گرافن (پشته‌ها) به‌دلیل
شکل هندسی‌شان برای هیدروژن مناسب بوده و هیدروژن به‌سوی این نقاط کشش دارد. اگر
گرافن تاب‌خورده نباشد یا انحراف ساختاری در گرافن صاف وجود نداشته باشد، آنگاه
هیدروژن به سطح گرافن متصل می شود اما کشش این رابطه بسیار کم است. محققان دریافتند
که نیروی کشش و اتصال میان هیدروژن و گرافن رابطه مستقیمی با تاب‌‌خوردگی گرافن
دارد، بنابراین با کج کردن گرافن می‌توان هیدروژن ذخیره شده را از آن زدود. در واقع
با تاب‌دادن گرافن پشته‌ها و شیارهایی ایجاد می شود که هیدروژن روی پشته‌ها می‌نشیند
و کشش آن به شیارها بسیار کم است، با تغییر ساختار گرافن، پشته‌ها صاف شده و کشش
هیدروژن به گرافن کم شده و از آن جدا می‌شود.

این گروه تحقیقاتی به بررسی روش ساخت کنترل شده چند لایه‌های گرافن پرداختند. یک
راه این است که به‌صورت مکانیکی در ورقه گرافن موج ایجاد شود مثل این که دو نفر دو
سوی یک فرش را گرفته و آن را می‌تکانند. با این کار هیدروژن مثل گرد و غبار از سطح
گرافن زدوده خواهد شد.