ידענים: דלק מימן

מאת 19 ביולי 2017 תגובה אחת

חוקרים בטכניון פענחו את המנגנון המאיץ את תהליך פירוק המים באמצעות “סימום ברזל”

תא דלק מימני של חברת טויוטה שהוצג בתערורכה בניו יורק ב-2014. צילום: Joseph Brent.

תא דלק מימני של חברת טויוטה שהוצג בתערורכה בניו יורק ב-2014. צילום: Joseph Brent.

חוקרים בפקולטה למדע והנדסה של חומרים בטכניון פיצחו את מנגנון הפעולה של הזרז הטוב ביותר לפיצול מים, וזאת באמצעות פענוח התהליך של סימום ברזל (iron doping). כך מדווח כתב העת Physical Chemistry Chemical Physics.

המחקר חושף לראשונה את הסיבה שסימום הזרז בברזל (כלומר, זיהום הזרז בכמויות קטנות של ברזל) מצלח ויעיל לזירוז חמצון מים. הבנה עמוקה יותר של מנגנון זה של פיצול מים צפויה להוביל לפיתוח זרזים נוספים שיכולים לפרק מים ולאגור אנרגיה.

פיצול מים הוא תהליך שבו מים מפורקים למרכיביהם, כלומר למימן ולחמצן. היעד היישומי של תהליך זה הוא ייצור דלק מימן, הנחשב לדלק נקי משום שהנעת מימן גורמת לפליטה של מים בלבד. לאחרונה נמצא חומר מוצלח במיוחד שיכול לזרז את תהליך חמצון המים: NiOOH (ניקל אוקסיהידרוקסיד). חומר זה משמש כבר עשורים רבים בבטריות, אך רק לאחרונה התברר שכאשר הוא מסומם (מזוהם) במעט ברזל הוא מזרז מאוד את תהליך פירוק המים. מאז התגלית משתמשות קבוצות רבות בעולם בזרז זה לצורך פיצול מים, אך המנגנון המעניק לסימום ברזל את האפקטיביות שלו לא הוסבר עד כה.

פרופ’-משנה מיטל כספרי טורוקר. מקור: באדיבות הטכניון.

פרופ’-משנה מיטל כספרי טורוקר. מקור: באדיבות הטכניון.

קבוצת המחקר של פרופ’-משנה מיטל כספרי טורוקר עוסקת בשיטות תאורטיות-חישוביות לאפיון תכונות של חומרים ולמציאת קורלציה בין מבנה החומר לתכונותיו. שיטות אלה מאפשרות לפענח גם את התופעה האמורה, כלומר את השפעת הזרז המכיל ברזל על פירוק המים. חוקרי הטכניון גילו שהברזל מסוגל לשנות מצבי חמצון בקלות כאשר הוא נמצא בתוך הזרז, וזה המפתח להצלחה של התהליך הכימי. במילים אחרות, הסוד טמון ביכולתו של החומר המזוהם בברזל לשנות מצבי חמצון במהלך התגובה הכימית.

בשנת 2016 פרסמה הקבוצה 12 מאמרים – הישג משמעותי מאוד בעולם האקדמי – שחלק ניכר מהם עוסק באפיון הזרז NiOOH. המאמר הנוכחי, שנכתב על ידי פרופ’ כספרי-טורוקר יחד עם הסטודנטית ויקי פידלסקי, נבחר כמאמר שער ויופיע במהדורה הקרובה בשער העיתון המודפס. פידילסקי פרסמה את המאמר במהלך תואר שני במסגרת תוכנית האנרגיה ע”ש גרנד בטכניון, המסייעת במחקר זה.

לקריאת המאמר

ראו עוד בנושא באתר הידען:

 

תגובה אחת ל “צעד חשוב בדרך לדלק מימן”

  1. קונאן

    1. המילה "Doping" יכולה להיות מתורגמת לעברית בשתי צורות: "סימום" או "אילוח". במקרה שבו מכניסים אטומים, יונים או תרכובות כלשהן לתוך מבנה מחומר אחר מתורגמת בשפות הכימיה והפיזיקה כ"אילוח", בניגוד לשפת הרפואה המודרנית אשר מתורגמת כ"סימום".
    2. הברזל הדו-ערכי הוא יון בעל תכונות פוטואלקטריות, כלומר הוא יכול להתחמצן בקלות לברזל תלת-ערכי גם אם יש רק נוכחות אור, ללא צורך במחמצן כימי אחר בסביבתו. זה בהחלט יכול לעזור בקלות החימזור שלו במהלך הפעילות הקטליטית שלו. מעניין האם בפרסום הנוכחי החוקרים משתמשים בהקרנת אור נראה על מנת לזרז עוד יותר את הזרז הזה…

הוספת תגובה

  • (will not be published)