تخزين الهيدروجين للمركبات؟

طوّر فريق بحثي أميركي في شركة «فورد» للسيارات في ديربورن بولاية ميشيغان وجامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس، مادة هيدريد جديدة ومبتكرة يمكن استخدامها كنقطة انطلاق مفيدة للتطوير المستقبلي لمواد تخزين الهيدروجين في صناعة السيارات. مجال الدفع

الهيدروجين هو وقود مستقبل البشرية. ولسوء الحظ بالنسبة لنا، لا تزال هناك مشكلة واحدة: الهيدروجين غاز ولا يمكن نقله بسهولة إلى الخزانات، على غرار البنزين السائل. يعتبر تخزين الهيدروجين على شكل هيدريدات صلبة، ومركبات كيميائية من الهيدروجين والمعادن (أو شبه معدنية)، مواد تخزين جيدة من حيث المبدأ، ولكن لم يتم تكييفها بعد بشكل صحيح لتطبيقات الدفع.

تمكن فريق بحث أمريكي في شركة "فورد" للسيارات في ديربورن بولاية ميشيغان وجامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس، من تطوير هيدريد جديد ومبتكر يمكن استخدامه كنقطة انطلاق مفيدة للتطوير المستقبلي لمواد تخزين الهيدروجين في مجال الدفع.

كما أفاد جون يونغ وفريقه، فإن آلية التفاعل التحفيزي الذاتي (ذاتية التحفيز) تتسبب في إطلاق مركب يحتوي على ثلاثة أنواع منفصلة من الهيدريدات الهيدروجين بسرعة وفي درجات حرارة منخفضة ودون أي منتجات ثانوية خطيرة. يمكن لبعض مركبات الهيدروجين، مثل بوروهيدريد الليثيوم (LiBH4) وهيدريد المغنيسيوم (MgH2)، إطلاق الهيدروجين ثم إعادة امتصاصه أيضًا. ومع ذلك، فإن تطبيقها في مجال الدفع يحتوي على العديد من العيوب: يتطلب الأمر درجات حرارة عالية جدًا لإطلاق الهيدروجين، ومعدل الإطلاق وإعادة الامتصاص بطيء جدًا، وهناك تفاعلات تفريغ تطلق منتجات ثانوية غير مرغوب فيها مثل الأمونيا. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لهذه المركبات "إعادة الشحن" (امتصاص الهيدروجين) فقط في ظل ظروف ضغط ودرجة حرارة عالية جدًا. أظهر الجمع بين هيدريدين مختلفين (هيدريد مكونين) ميزة في الماضي في الاستخدامات المختلفة، وذلك لأنه في التركيبة المدمجة يتم إطلاق الهيدروجين عند درجات حرارة أقل من كل هيدريد على حدة.

ذهب الباحثون، بقيادة يانغ، إلى أبعد من ذلك وأضافوا ثلاثة مركبات تحتوي على الهيدروجين: أميد الليثيوم (LiNH2)، وبوروهيدريد الليثيوم، وهيدريد المغنيسيوم بنسبة 2:1:1 للحصول على هيدريد ثلاثي. تتمتع هذه النسبة بخصائص أفضل بكثير من التركيبات الأخرى المعروفة المكونة من مكونين. والسبب في هذا التحسن هو سلسلة معقدة من ردود الفعل بين المكونات المختلفة. تبدأ التفاعلات الأولى بمجرد خلط المكونات معًا. يؤدي تسخين المزيج إلى تفاعلات إضافية تطلق الهيدروجين. يكون الخليط محفزًا ذاتيًا، مما يعني أن أحد التفاعلات يؤدي إلى إنشاء المنتجات في الخطوة التالية، مما يؤدي إلى تسريع تسلسل التفاعلات بالكامل. والنتيجة المباشرة هي انخفاض درجة حرارة إطلاق الهيدروجين نسبيًا ويبدأ الإطلاق بالفعل عند 150 درجة مئوية

بالإضافة إلى ذلك، فإن الهيدروجين المنطلق نقي جدًا حيث لا يتم الحصول على منتجات تفريغ متطايرة مثل الأمونيا. ميزة أخرى هي أن إعادة شحن المجموعة الثالثة ممكنة في ظل ظروف معتدلة نسبيًا.

إلى الخبر الأصلي استنادا إلى المادة العلمية

________________________________________
*مرجع المجلة: "تخزين الهيدروجين ذاتي التحفيز"، مادة لانجواندتي. الطبعة الدولية للكيمياء 2008، 47، DOI: 10.1002/anie.200703756.