ידענים: דלק מימן | כימיה

מאת 10 במאי 2010 38 תגובות

מימן אמור ליטול חלק עיקרי בטכנולוגיות עתידיות של אנרגיה מתחדשת, מסכימים כל המומחים, רק אם ניתן יהיה לפתח אמצעים זולים, יעילים ונטולי-פחמן להפקתו. צעד חשוב לכיוון כיבוש יעד חמקמק זה נעשה ע"י צוות חוקרים ממשרד האנרגיה בארה"ב (המעבדה הלאומית של Lawrence Berkeley) ואוניברסיטת ברקלי בקליפורניה. הצוות גילה זרז מתכתי לא יקר המסוגל להפיק באופן יעיל גז מימן ממים.

משמאל: Jeffrey Long, Christopher Chang ו Hemamala Karunadasa – מגלי הזרז המתכתי החדש. תצלום: Roy Kaltschmidt ממחלקת יחסי הציבור של מעבדות ברקלי

משמאל: Jeffrey Long, Christopher Chang ו Hemamala Karunadasa – מגלי הזרז המתכתי החדש. תצלום: Roy Kaltschmidt ממחלקת יחסי הציבור של מעבדות ברקלי

"זרז חיזור המימן החדשני שלנו מבוסס על תצמיד מתכת של מוליבדנום-אוקסו שהינו פי שבעים זול יותר מפלטינה, הזרז המתכתי הנפוץ ביותר דהיום לביקוע פרודת מים," אמרה Hemamala Karunadasa, אחת מהשותפים לגילוי תצמיד זה.

"בנוסף, הזרז שלנו אינו מצריך תוספים אורגניים, ומסוגל לפעול במים ניטרליים, אפילו אם הם מלוכלכים, באלקטרוליטים ניטרליים, וכן הוא מסוגל לפעול גם במי-שתייה, המקור הנפוץ ביותר של מימן בכדור-הארץ. תכונות אלו הופכות את הזרז שלנו אידיאלי עבור פיתוח אנרגיה מתחדשת וכימיה ברת-קיימא." ממצאי מחקר זה פורסמו בכתב-העת המדעי היוקרתי Nature.

גז מימן, בין אם הוא משמש בבעירה ובין אם בתאי-דלק להפקת חשמל, פולט אדי מים בלבד כתוצר הפליטה, ועל-כן רעיון השימוש בו אמור היה להוביל לעבר כלכלת מימן אם רק היו מוצאים מאגרי מימן. אולם, גז מימן אינו מופיע בטבע ככזה וחייבים להפיק אותו מחומרים אחרים. רוב גז המימן כיום בארה"ב מגיע מגז טבעי – דלק מאובנים. למרות שאינה יקרה, שיטה זו מוסיפה כמויות גדולות של פליטות פחמן לאטמוספרה. ניתן להפיק גז מימן גם על-ידי האלקטרוליזה של מים – שימוש בחשמל לביקוע פרודות של מים לפרודות של מימן וחמצן. זוהי שיטת ייצור ידידותית לסביבה (ירוקה) וברת-קיימא (יציבה) – בייחוד אם החשמל מיוצר באמצעות טכנולוגית אנרגיה מתחדשת כגון אנרגיה סולארית או אנרגיית הרוח – אולם היא מחייבת זרז המבקע את הקשרים הכימיים שבמים.

הטבע "פיתח", במרוצת השנים, אנזימים מבקעי-מים יעילים ביותר המכונים הידרוגנאזות (hydrogenases) – לשימושם של הצמחים במהלך הפוטוסינתזה, אולם, אנזימים אלו רגישים ביותר ומאבדים את פעילותם במהירות כאשר הם מחוץ לסביבתם הטבעית והרגילה. צורכי האנושות דורשים זרז מתכתי יציב שיוכל לפעול גם במערכות לא-ביולוגיות.

אומנם קיימים זרזים מתכתיים מסחריים, אולם המתכות המרכיבות אותם יקרות יחסית ומונעות בכך שימוש רווח יותר. לדוגמא, מחירה של אונקיית (28 גרמים) פלטינה, הזרז הטוב מביניהם, הוא אלפיים דולרים.

"האתגר המדעי הבסיסי היה להכין מערכת מולקולארית המורכבת ממתכת הנפוצה בכדור-הארץ שתוכל לייצר מימן ממים ושתהיה הן בעלת פעילות קטליטית גבוהה והן יציבה," מסביר החוקר. "אנו סבורים כי התגלית שלנו לגביי זרז מולקולארי של מוליבדנום-אוקסו המסוגל לייצר מימן ממים ללא השימוש בחומצות או קו-ממסים אורגניים נוספים איתו מכוננת שיטה כימית חדשנית להכנת זרזי חיזור שהינם פעילים ויעילים ביותר בתווך מימי."

התצמיד שגילו החוקרים מורכב ממתכת בעלת ערכיות גבוהה ובעל השם הכימי של (PY5Me2)Mo-oxo. במחקרם, מצאו המדענים כי תצמיד זה מזרז את הייצור של מימן ממים בתמיסה ניטרלית או אפילו ממי-ים בקצב של 2.4 מולים של מימן לכל מול של זרז בכל שנייה. החוקרים מציינים: "תצמיד מתכת-אוקסו זה מייצג מוטיב מולקולארי ייחודי עבור זרזי חיזור בעלי פעילות גבוהה ויציבות רבה במים.

"כעת אנו מתמקדים בשינוי קבוצת ה- PY5Me של התצמיד ובוחנים תצמידי מתכת אחרים המבוססים על שלד דומה בכדי להבין אם הם יצליחו לקדם תהליכים קטליטיים מבוססי-מטען ומבוססי-אור. הדגש שלנו מושם על כימיה הקשורה למעגלי אנרגיה ברי-קיימא."

הידיעה על המחקר

38 תגובות ל “זרז מתכתי חדש להפקת מימן ממים”

  1. אלחנן

    חברה קראתי את כול התגובות שלכם
    אני מכונאי וחשמלאי רכב במיקצוע
    חשבתי על הרעיון הזה כבר ליפני 7 שנים ועשיתי אותו ואז הוא צרך בערך 30 אמפר כיום הבאנו את המערכת למצב שזה דורש רק 6 אמפר בהתחלה ומגיעה למקסימום ל 10 אמפר בבסיס תערובת
    חברה המערכת חוסכת גם בדלק וגם מנקה את הבוכנות ואת כול הפיח שבאגזוז חבל על הזמן זו פצצה מתקתקת למדינה שלנו 

  2. ערן מישוק

    אנשים זה דבר מעולה. יותר חמור ממשבר האנרגיה בעולם יש משבר מים חמור עוד יותר…אם ניתן להפיק בצורה הזו מים נקיים ממי-ים יש פה תגלית שאין שני לה.
    הפקה של מים נקיים ממי-ים תוך השבת אנרגיה ע"י חמצון של המימן המתקבל יכול להיות תהליך כלכלי שאין כדוגמתו פלוס אין החסרונות של מים מותפלים בשיטה של אוסמוזה הפוכה (ריכוזים גבוהים של בורון שפוגע בצמחים).

  3. Lior

    זיו המגניב.
    ומה לגבי המצבר של הרכב?עד כמה לדעתך הוא יכול לתרום לאיזון המערכת?או שזה לא מועיל תאורטית? 

  4. מיכאל רוטשילד

    חיים:
    ומדוע, אם אתה אומר שהכותבים בפורום מבינים מעט מאד בנושא, אתה חוזר על דברי חלק מהם?
    מצטרף לדברי עדי.

  5. חיים

    לעדי. שים לב כי הכותבים בפורום מבינים מעט מאוד בנושא.
    הם ממציאים סיפורים ומיצרים תיזות לא הגיוניות.
    כל הנושא סביב המימן לעוס כבר הרבה שנים. כיום המומחים מטפלים רק בשיפורי קצה.
    בעיקר בנושא האגירה, שזאת הבעיה העיקרית במימן. הראשון שיפתח מערכת אגירה רצינית, יהיה המוביל בשוק.
    לגבי שחרור האנרגיה מהמימן יש שתי דרכים בססיות. אחת, ריאקטור ההופך את המימן לחשמל באופן ישיר והתוצאה כמובן מים. השניה, מנוע בעירה פנימית המשחרר אנרגיה ע"י שריפה.
    בריאקטור הנצילות (כולל המנוע החשמלי) מתקרבת ל-90%. בשריפה, הגיעו ל- 45% בלבד.
    גם העלויות של המרת האנרגיה שונות. הריאקטור יקר מאוד, בשריפה זה מנוע בוכנות קונבנציונלי.
    אגב, הפקת מימן דורשת אנרגיה. לכן בכל מקרה לא נקבל יש מאין. התיזה של הפקת מימן ע"י אנרגיה סולרית, רוח ואולי גרעינית וכו' היא הנכונה והיא תהיה המקור העתידי למימן.

  6. עדי

    חיים:
    למה, כי תבעת חזקה להפלצות במקום הזה?

  7. חיים

    קשקשנים !!!!!
    הבעיה היא האגירה של המימן ולא הייצור.
    מה שהם המציאו זה אלקטרודות שלא נאכלות בזמן התהליך ולא יותר.
    ןמי שלא מבין שיפליץ במקום אחר.

  8. זיו המגניב

    ליאור:
    תיקון קטן לגבי האלטרנטור,
    האלטרנטור אומנם מסתובב בקבע עם המנוע, אך מקשה עליו רק בהתאם לצריכת החשמל.
    זאת אומרת שיש צריכה גדולה, הוא בהחלט מעמיס עליו.
    בגלל זה חשוב לבקר את צריכת החשמל בתאי הדלק, בשביל שלא ישאבו יותר מדיי אנרגיה וישרפו לך את האלטרנטור…
    ישנה עוד מערכת שעובדת על קיטור (שגם במצבר רתיחה, מתפרדים החמצן והמימן מהמים) והיא עובדת על חום גזי הפליטה של המנוע, ולא צריכה בכלל חשמל.
    את המערכת הזאת לא ראיתי עובדת אבל תאורטית היא גם יכולה לעבוד

  9. Lior

    ואולי אתם כן צודקים..

    אכן לא חיברתי את זה בעצמי לרכב שלי אבל קשה לי להאמין שמאות אנשים סתם משקרים בלי סיבה נראית לעין.
    ואכן אני יביא ויבדוק בעצמי.כן.. ייקח קצת זמן אבל אז נוכל להיות בטוחים.

  10. Lior

    עדי ידידי..אתה חם כנראה o ואפילו חזק בתאוריות..אך כול מה שאמרת לא באמת קשור לפרקטיקה.

    התיקון שלי לHHO הוא בכלל לגבי מילת מפתח לאיביי..ומנועי חיפוש בדרך כלל לא מעניין אותם תרכובות ותערובות אלא מילות מפתח מדויקות.תחפש H2O ולא תמצא את המוצר.לכן התיקון היה הכרחי.טוב נו..פשוט לא קראת תתגובה הראשונה.(ואז אתה כל כך לא מבין על מה אתה מדבר, שאפילו התיקון שלך מעיד על כך 🙂 )

    והנוסחה שלך ממש לא לוקחת בחשבון את מה שבאמת מתרחש מתחת מכסה המנוע ..

    מה שאתה מתאר כ X נטו הוא בכלל לא באמת X נטו כי כשאתה מפעיל את המנוע ממילא באופן קבוע מופעל האלטרנטור שיוצר חשמל וממלא את המצבר בכדי לספק את החשמל שדרוש למערכות הרכב…ולכן הX הזה הוא כבר כולל בתוכו את הE שאני משתמש בו למערכת שלי שמחוברת למצבר..
    לכן באופן קבוע הגלגלים מקבלים תמיד" X-E" גם בלי קשר למערכת שלי
    למעשה המערכת לוקחת אנרגיה שמבוזבזת מימלא והולכת לאיבוד ופשוט מזריקה אותה חזרה למנוע מבלי לגרוע מהכוח "X" שעובר לגלגלים ..דבר שמתבטא בצריכת דלק..

    קולט?זה לא שרכב נוסע על X אנרגיה ופתאום שאתה מחבר את המערכת הוא מתחיל לייצר חשמל מיוחד בשבילה שגורע מה"X"..אלא הוא מימלא מייצר את החשמל הזה באופן קבוע.ובמקום שיבוזבז לריק הוא מנוצל לחסכון בדלק.

  11. זיו

    אני חייב להגיד (למרות שזה אולי קטנוני) שהזיו הזה איננו אני…
    אני אופטימי אבל לא עד כדי כך..

  12. עדי

    ליאור,
    אתה כל כך לא מבין על מה אתה מדבר, שאפילו התיקון שלך מעיד על כך 🙂
    המערכת שאתה מדבר עליה עושה אלקטרוליזה על מים (H2O) והופכת אותם לחמצן ומימן, המסומנים בתור HHO, וזה שהמימנים מסומנים בנפרד מסמן את העובדה שמדובר בתערובת (גזים במקרה זה) ולא תרכובת. כך שלמכאל לא היתה שום סיבה לפקפק בדבריך.
    אני מחזק אותו ומדגיש שהחלק הזה:
    "הרכב נוסע?כן..חוסך דלק?כן" בשרשרת ההיקשים שלך שגוי.
    המנוע שלך מניב X אנרגיה. אתה משתמש ב e בשביל המערכת שלך, ו X-e בשביל לסובב את הגלגלים.
    המערכת שלך מניבה חמצן ומימן. המימן נשרף בחמצן ונוצרת f אנרגיה, כאשר f

הוספת תגובה

  • (will not be published)