الجرافين - وهو شكل من أشكال صفائح الكربون بسمك ذرة واحدة - يظهر الآن كمادة أساسية واعدة لالتقاط الهيدروجين، وفقًا لبحث حديث أجراه المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا في الولايات المتحدة وجامعة بنسلفانيا. تظهر النتائج أن أكوام طبقات الجرافين يمكنها تخزين الهيدروجين بأمان لاستخدامه في خلايا الوقود والتطبيقات الأخرى.
جاء الإلهام لصنع مثل هذه المصفوفة من المصفوفات المعدنية العضوية التي تخضع أيضًا لفحص صارم لتخزين الهيدروجين، وقد بدأ الفريق للتو في الكشف عن خصائص المادة الجديدة. يقول الباحث تانر يلدريم: "لم يقم أحد بإعداد مثل هذه المصفوفات حتى الآن، على حد علمنا". "ما اكتشفناه حتى الآن يشير إلى أن هذه المصفوفات قادرة على تخزين ما لا يقل عن مائة مرة من ذرات الهيدروجين أكثر مما يستطيع أكسيد الجرافين العادي تخزينه. إن التركيب السهل والتكلفة المنخفضة للجرافين وعدم سميته يجعل هذه المادة مرشحة واعدة لتطبيقات تخزين الغاز."
المصفوفات الجديدة قادرة على تخزين حوالي 196.15% من وزنها على شكل هيدروجين عند درجة حرارة تقل عن 1.2 درجة مئوية وضغط جوي عادي، مقارنة بنسبة XNUMX% التي تستطيع المصفوفات المعدنية العضوية التي تمت دراستها بدقة تخزينها، كما يقول الباحث. ملحوظات.
أحد الاكتشافات الأخرى المثيرة للاهتمام التي وجدها الباحثون يكمن في العلاقة غير العادية التي تظهرها المادة بين درجة الحرارة وامتصاص الهيدروجين. في معظم مواد التخزين، كلما انخفضت درجة الحرارة، زادت قدرة المادة على امتصاص الهيدروجين. ومع ذلك، اكتشف الفريق أن مجموعتهم الجديدة تتصرف بشكل مختلف تمامًا - على الرغم من أنها لا تزال قادرة على امتصاص الهيدروجين، إلا أن المادة لا تفعل ذلك بكميات كبيرة تحت درجة حرارة تقل عن 223 درجة مئوية. علاوة على ذلك، فهي لا تطلق أي هيدروجين تحت "حاجز درجة الحرارة" هذا - وهي حقيقة، بعد مزيد من البحث، يمكن أن تجعل المادة تخزن الهيدروجين وتطلقه - وهو مطلب ضروري في تطبيقات خلايا الوقود.
يكمن جزء من قدرات المادة في الأجزاء ذاتية الالتصاق. وكانت المذيبات التي استخدمها الفريق عبارة عن أحماض بنزين بورونية تتفاعل بقوة مع الهيدروجين مع نفسها. ومع ذلك، من خلال السماح بمساحة عدة أنجستروم بين طبقات الجرافين - على غرار الطريقة التي تحمل بها الأعمدة السقف - قام الباحثون أيضًا بزيادة المساحة السطحية المتاحة لكل طبقة، وبالتالي زيادة عدد نقاط الاتصال المتاحة للهيدروجين سندات.
ووفقا للباحثين، فإن أداء المادة الجديدة لم يتحسن بعد، بمجرد أن يقوم الفريق بالتحقيق في خصائصها بمزيد من التفصيل. يقول أحد العلماء المشاركين في هذا البحث: "نحن نعتزم محاولة تحسين أداء المادة وفحص عوامل الربط الأخرى بالإضافة إلى ذلك". "كما نعتزم دراسة العلاقة غير العادية بين درجة الحرارة التي توجد فيها المادة وحركية امتزاز الهيدروجين، فضلا عن قدرتها على احتجاز الغازات الأخرى، مثل الغازات الدفيئة مثل ثاني أكسيد الكربون والغازات السامة مثل الأمونيا ".
تعليقات 4
*"المصفوفات الجديدة قادرة على تخزين حوالي واحد بالمائة من وزنها على شكل هيدروجين" - هل هذا أكثر مقارنة بخزانات الغاز العادية؟
"الصفائف الجديدة قادرة على تخزين حوالي 1 بالمائة من وزنها على شكل هيدروجين" - هل هذا أكثر مقارنة بخزانات الغاز التي يستخدمها المستخدمون العاديون؟
زميل:
هناك اتصال لكنه ليس هو نفسه.
الجرافيت يتكون في الواقع من عدة طبقات من الجرافين.
لقد تم إنتاج الجرافيت لفترة طويلة، ولكن فصله إلى طبقات ليس بالأمر السهل.
الجرافين = الجرافيت؟