סיקור מקיף

שימוש בננו-יהלומים לשם טיהור מימן

ננו-יהלומים הם אולי זעירים, אולם הם יכולים לסייע בפתרון אחת מהבעיות הגדולות ביותר הניצבות כיום בפני האנושות: שינוי האקלים

תמונה זו מציעה תצוגה חזותית מופשטת של יריעות תחמוצת גרפן (שכבות שחורות) שבתוכן מקובעים ננו-יהלומים (נקודות בלבן בהיר). ננו-היהלומים משרים כוחות אלקטרוסטטיים ארוכי טווח המייצבים את היריעות אפילו בתנאים לחים. מבנה זה יוצר קרומית מבטיחה עבור טיהור מימן (באדיבות: Yasuhiro Chida (Brocken 5) and Toru Tsuji).
תמונה זו מציעה תצוגה חזותית מופשטת של יריעות תחמוצת גרפן (שכבות שחורות) שבתוכן מקובעים ננו-יהלומים (נקודות בלבן בהיר). ננו-היהלומים משרים כוחות אלקטרוסטטיים ארוכי טווח המייצבים את היריעות אפילו בתנאים לחים. מבנה זה יוצר קרומית מבטיחה עבור טיהור מימן (באדיבות: Yasuhiro Chida (Brocken 5) and Toru Tsuji).

[תרגום מאת ד"ר משה נחמני]

מימן, דלק הנשרף באופן הנקי ביותר, לא מותיר אחרי צריכתו כדלק דבר, למעט מים, ולכן מדינות רבות מתייחסות למימן כאל שיטה יעילה להפקת אנרגיה בעתיד, אולם המעבר לכלכלת מימן מחייב שהייצור של המימן יהיה הרבה יותר חסכוני וזול מהיום.

במחקר שפורסם זה מכבר בכתב העת המדעי Nature Energy , חוקרים מאוניברסיטת קיוטו ביפן מתארים כיצד קרומיות מחוזקות ננו-יהלומים המבוססות על חומרים מרוכבים יכולות לטהר מימן מתוך תערובות רטובות שלו, שיטה ההופכת את ייצור המימן להרבה יותר יעיל וחסכוני. "קיימות מספר שיטות לייצור מימן, אולם לרוב מימן מגיע כרכיב בתערובות רטובות כך שהטיהור שלו מהווה אתגר," אומר פרופסור Easan Sivaniah, שהוביל את צוות המחקר. "טכנולוגיות של קרומיות מאפשרות תהליכי הפרדה יעילים אנרגטית וחסכוניים. אולם, אנו צריכים להשתמש בחומרי קרומית נכונים על מנת לאפשר להן לפעול כהלכה," אמר החוקר הראשי.

תחמוצת גרפן (Graphene oxide, GO), תולדה מסיסת מים של גרפיט, ניתנת לשימוש על מנת לייצר קרומית לטיהור מימן. מולקולות גז המימן עוברות בקלות דרך קרומיות אלו, בעוד שמולקולות גדולות יותר נתקעות בחרירי הקרומית. מימן מופרד לרוב מתערובות עם פחמן דו-חמצני וחמצן אטמוספירי בתנאים לחים במיוחד. היריעות של תחמוצת גרפן טעונה שלילית, כך שהמולקולות שלהן דוחות אחת את השנייה. כאשר חושפים אותן ללחות, היריעות הטעונות שלילית דוחות אחת את השנייה עוד יותר, מה שמאפשר למולקולות המים להצטבר בתוככי הפערים שבין היריעות ולגרום לקרומית כולה להפוך למסיסת מים.

אחד מהחוקרים מסביר כי הוספת ננו-יהלומים ליריעות תחמוצת הגרפן פותרת את בעיית ההיפרדות בעקבות הלחות. "ננו-יהלומים טעונים חיובית יכולים לבטל את הדחייה הנובעת מהשליליות של הקרומית, עובדה ההופכת את יריעות תחמוצת הגרפן לדחוסות יותר ולדוחות מים יותר". במסגרת המחקר שלנו הצלחנו להשתמש בננו-יהלומים בעלי גדלים ופונקציונאליות מוגדרים היטב, ננו-יהלומים בלעדיהם כל המחקר כולו לא יכול היה להיעשות", אמר החוקר הראשי. "מה שחשוב הוא שלאחד מהשותפים שלנו יש טכנולוגיה מוגנת פטנט המאפשרת גמלון של ייצור ננו-היהלומים בעלות סבירה בעתיד הקרוב".

החוקר הראשי מסביר כי לננו-יהלומים יש יישומים אפשריים רבים פרט לייצור מימן. בקרת לחות היא אמצעי חיוני גם במספר תחומים אחרים, לרבות ייצור תרופות, מוליכים למחצה וסוללות המבוססות על יון ליתיום. טכנולוגיית קרומיות יכולה להביא לפריצת דרך גם בתחום של מיזוג אוויר על ידי הרחקה יעילה של לחות, כי כמות משמעותית מהחשמל הנצרך במזגנים משמש בכלל להרחקת לחות, תוך יצירת כמות גדולה יותר של פחמן דו-חמצני המהווה גז חממה התורם להתחממות הגלובלית. 

תקציר המאמר

הידיעה על המחקר

עוד בנושא באתר הידען:

תגובה אחת

  1. כללי מאוד. הקטע המעניין בכתבות הללו הוא עד כמה גדולה היעילות. לא צריך לתרגם אחד לאחד את המאמר בנייצ'ר אבל אפשר להזריק טיפה יותר אינפורמציה טכנית. זה מה שמעניין את רוב הקוראים. להיכנס קצת יותר להבנה של המנגנון ואם יש אלמנט כלכלי – כמו שבדרך כלל יש – אז לקבל אינפורמציה. זה מעניין. הידען יכול בקלות לעשות את זה הרבה יותר מעניין.

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן