اكتشف علماء من معهد كارنيجي لأول مرة أنه يمكن استخدام الضغط العالي لصنع مادة فريدة لتخزين الهيدروجين. يمهد هذا الاكتشاف الطريق لإمكانية جديدة تمامًا للتعامل مع مسألة تخزين الهيدروجين
اكتشف علماء من معهد كارنيجي لأول مرة أنه يمكن استخدام الضغط العالي لصنع مادة فريدة لتخزين الهيدروجين. يمهد هذا الاكتشاف الطريق لإمكانية جديدة تمامًا للتعامل مع مسألة تخزين الهيدروجين.
اكتشف الباحثون أن غاز الزينون النبيل غير النشط يرتبط بالهيدروجين الجزيئي (H2) تحت الضغط ليشكل مادة صلبة جديدة ذات كيمياء ترابط غير عادية. وهذه التجارب هي الأولى التي تتفاعل فيها هذه العناصر معًا لتشكل مركبًا مستقرًا. يقدم هذا الاكتشاف لأول مرة عائلة جديدة من المواد التي يمكنها تطوير تقنيات الهيدروجين المبتكرة. ونُشر مقال عن البحث في المجلة العلمية Nature Chemistry.
يتمتع عنصر الزينون بالعديد من الخصائص المثيرة للاهتمام، بما في ذلك استخدامه كمخدر، وقدرته على الحفاظ على الأنسجة البيولوجية واستخدامه في تركيبات الإضاءة. الزينون هو غاز خامل، ولذلك فهو لا يتفاعل مع المواد أو العناصر الأخرى في الظروف العادية عادة.
ويوضح الباحث الرئيسي، مادوري سومايازولو، من مختبر الجيوفيزياء في معهد كارنيجي: "تغير العناصر ترتيبها الإلكتروني تحت الضغط، على غرار الطريقة التي يضبط بها الركاب مواقعهم عندما يمتلئ المصعد. قمنا بتفاعل سلسلة من الخلائط الغازية من الزينون مع الهيدروجين تحت ضغط عالٍ داخل حجرة الماس. عند ضغط يبلغ واحد وأربعين ألف مرة الضغط عند مستوى سطح البحر (جو واحد)، تبدأ الذرات في ترتيب نفسها في بنية شبكية (بنية تشبه الشبكة) تشكل فيها ذرات الهيدروجين غالبية المكونات ذات طبقات من أزواج زينون ضعيفة الارتباط. عندما نزيد الضغط، على غرار ضبط الراديو، تتغير المسافة بين أزواج الزينون - تقصر المسافات وتصبح تلك التي لوحظت في الزينون المعدني المضغوط.
اختبر الباحثون المركب عند ضغوط مختلفة باستخدام طرق قياس متقدمة مثل حيود الأشعة السينية ومطياف رامان والأشعة تحت الحمراء. وعندما نظروا إلى جزء الزينون من الهيكل، أدركوا أن التفاعل بين الزينون والهيدروجين المحيط به هو المسؤول عن الثبات غير العادي والتغير المستمر في المسافات بين ذرات الزينون عندما وصل الضغط إلى 255 ألف ضغط جوي.
لماذا كان المركب مستقرا إلى هذا الحد؟ يوضح أحد الباحثين: "لقد فوجئنا تمامًا ببنية هذه المادة واستقرارها". بمجرد أن تمتد كثافة الإلكترون نحو ذرات الهيدروجين القريبة، يبدو أن هذا يؤدي إلى استقرار المركب وأزواج الزينون.
يوضح الباحث الرئيسي: "إن الزينون ثقيل ومكلف للغاية بحيث لا يمكن استخدامه عمليًا في تطبيقات تخزين الهيدروجين". "ومع ذلك، من خلال فهم الآلية التي تحدث بها هذه الظاهرة، سيتمكن الباحثون من العثور على مواد أخف وزنا وأكثر عملية".
يوضح أحد الباحثين: "من المثير للغاية العثور على مركبات جديدة عالية الهيدروجين، ليس فقط لاهتمامنا بالأنظمة الجزيئية البسيطة، ولكن لأن مثل هذه الاكتشافات يمكن أن تشكل أساسًا لتقنيات جديدة مهمة". "تمثل هذه المادة الصلبة عالية الهيدروجين طريقة جديدة لإعداد مركبات مبتكرة لتخزين الهيدروجين، وتمهد الكيمياء الجديدة القائمة على الضغط الطريق لتخليق مواد جديدة عالية الطاقة."
الأخبار من معهد البحوث
תגובה אחת
هل يمكنك إعطاء مثال على الفوائد العملية لهذا الاكتشاف؟
أعتقد أن هذا لا يعني أن هذه المادة مستقرة في الجو الطبيعي، أي، حسب فهمي الأساسي للكيمياء، بمجرد خفض الضغط، يتحلل المركب.
لذا فإن السؤال هو، لماذا هو عملي؟