تخيل موقفًا تملأ فيه خزان الغاز بمساحيق المعادن والهيدروجين، أو تضيء منزلك ببطاريات مشحونة خلال النهار بطاقة الرياح والشمس،" تقول سابرينا سارتوري، الأستاذة الزائرة التي تعمل مع البروفيسور رشيف تانا من جامعة كاليفورنيا. قسم المواد والسطوح في معهد وايزمان
تقول صابرينا سارتوري، الأستاذة الزائرة التي تعمل مع البروفيسور رشيف تانا: "تخيل موقفًا تملأ فيه خزان الغاز بمساحيق المعادن والهيدروجين، أو تضيء منزلك باستخدام بطاريات مشحونة خلال النهار بالطاقة من الرياح والشمس". من قسم المواد والسطوح في معهد وايزمان للعلوم. أصبح تعاونهم ممكنًا بفضل منحة من برنامج أعضاء هيئة التدريس الضيوف الممنوح من قبل مؤسسة Feinberg Seminary Foundation.
ومن بين مجالات أبحاثها، تتناول البروفيسور سارتوري - التي تعيش في النرويج - المواد اللازمة لإنتاج البطاريات، التي ستكون قادرة على تخزين الطاقة المولدة في الخلايا الشمسية بكفاءة خلال ساعات النهار. لفت عمل البروفيسور تانا ومجموعته انتباهها عندما بحثت في إمكانيات التعاون مع أحد العلماء من المعهد. كان البروفيسور سارتوري مهتمًا بشكل خاص بالطرق الجديدة التي طورها البروفيسور تانا لإنتاج الأنابيب النانوية غير العضوية. ومن ناحية أخرى، رأى البروفيسور تانا في إمكانية العمل المشترك فرصة لقيادة أبحاث مجموعته في اتجاهات جديدة وواعدة.
يقول البروفيسور سارتوري: "الهدف هو تطوير طريقة للتخزين الثابت، مما سيساعد في التكامل المتناوب بين الطاقة الشمسية وطاقة الرياح في شبكة الكهرباء". "لهذا الاستخدام، لا تعد بطاريات الليثيوم أيون الخيار الأفضل، بسبب تكلفتها العالية ونقص الليثيوم. الصوديوم، على عكس الليثيوم، رخيص نسبيًا ومتوفر في جميع أنحاء العالم." وعلى الرغم من ذلك، فإن بطاريات الصوديوم الموجودة لديها عيب: فهي تعمل في درجات حرارة عالية (250 درجة مئوية وما فوق)، وتتطلب تخطيطًا هندسيًا يزيد التكاليف بشكل كبير. ولهذا السبب، هناك حافز كبير لتطوير أنواع جديدة من البطاريات المعتمدة على الصوديوم. أحد أكبر التحديات العلمية في هذا المجال هو إنتاج أقطاب كهربائية ذات كفاءة عالية للغاية.
والمادة التي تُصنع منها الأقطاب الكهربائية السالبة (الأنودات) في هذه البطاريات هي الجرافيت، لكن العلماء يبحثون عن مواد بديلة قد تؤدي إلى تحسين الإخراج. يوضح البروفيسور سارتوري: "بمساعدة البروفيسور تانا والطالب الباحث من مجموعته، جال رادوفسكي، نحاول إنتاج عائلة جديدة من الأنابيب النانوية غير العضوية، والتي ستعمل كأنودات مبتكرة". يعد البروفيسور تانا وفريقه من الرواد في مجال الهياكل النانوية - أو الأنابيب النانوية - المنتجة من المركبات غير العضوية. إحدى الطرق التي يصنعون بها هذه الهياكل النانوية غير العضوية هي من خلال مركبات تكون طبقاتها غير متطابقة، ولكنها توضع بالتناوب في هياكل وتركيبات كيميائية مختلفة. وبما أن التفاعلات بين الطبقات ضعيفة، فيمكن إدخال أيونات الصوديوم بين الطبقات، وبالتالي خلق نوع من "المكوك" لنقل الكهرباء.
ووفقاً للبروفيسور سارتوري، فإن الهدف هو إنشاء مكونات نانوية ذات سعة تخزينية عالية ودورات شحن عديدة. "على الرغم من أن إنتاجها يمثل تحديًا، إلا أننا نعتقد أن الهياكل النانوية غير العضوية من هذا النوع قد تفتح الباب أمام العديد من التطبيقات، خاصة في مجالات الطاقة والكهرباء. وقد تتطور هذه الدراسات إلى مجال جديد، وتعزز التعاون بين إسرائيل والنرويج في مجال الطاقة". السنوات المقبلة - التعاون لإنتاج الطاقة النظيفة في المستقبل".
طاقات عالية
وفي مسار بحثي آخر، يدرس البروفيسور سارتوري المواد المسامية على مقياس نانومتري، والتي ربما يمكن استخدامها لتخزين الهيدروجين في البطاريات أو المركبات التي تعمل بالهيدروجين. انتقل البروفيسور سارتوري، المولود في إيطاليا، إلى النرويج في عام 2006، وتم تعيينه مؤخرًا أستاذًا مشاركًا في جامعة أوسلو ومركز جامعة UNIK. وهناك تشارك في جهد دولي لتصميم وإنتاج مساحيق بلورية خاصة، قادرة على تخزين الهيدروجين بكثافة أعلى من طرق التخزين الموجودة اليوم - المعتمدة على الهيدروجين المضغوط أو السائل. وقالت إن الهدف هو توفير خزانات وقود أصغر وضغط أقل وتحسين السلامة. في بحثها الذي يتناول مركبات الهيدروجين الصلبة، والتي تسمى "الهيدريدات"، تحاول فهم بنيتها، وخاصة الموقع الدقيق للهيدروجين - وهو تحد كبير، لأن الهيدروجين هو أخف الذرات. بالإضافة إلى ذلك، تعمل البروفيسور سارتوري كباحثة مشاركة في المفاعل النووي JEEP II العامل في المعهد النرويجي لتكنولوجيا الطاقة، حيث تقوم بإجراء تجارب التصوير باستخدام النيوترونات.
وقد توج قبول البروفيسور سارتوري في معهد وايزمان للعلوم بالنجاح. بالإضافة إلى عملها مع طاقم البروفيسور تانا، فهي تدير مجموعة المناقشة نصف الأسبوعية للباحثين في مرحلة ما بعد الدكتوراه. وكجزء من ذلك، تعقد ورشة عمل تتناول التقدم الوظيفي، وتدير مناقشات حول مجموعة متنوعة من المواضيع. خلال المؤتمر السنوي الأخير للجمعية الكيميائية الإسرائيلية، فازت بجائزة نيابة عن مجلة الطاقة والعلوم البيئية. وفي أوقات فراغها، تكتب فصلاً لكتاب مستقبلي يتناول طرق التوصيف النووي المخصصة لدراسة الهيدروجين في المواد المختلفة.
תגיות:
