אחסון מימן עבור רכבים?

צוות מחקר אמריקאי בחברת הרכב “פורד” אשר בדירבורן, מישיגן והאוניברסיטה של קליפורניה, לוס אנג'לס, פיתחו הידריד חדיש ומקורי אשר יוכל לשמש כנקודת התחלה שימושית לפיתוח עתידי של חומרי-אחסון למימן בתחום ההנעה

מימן הינו הדלק של עתיד האנושות. לרוע מזלנו, נותרה בעיה אחת: מימן הוא גז ולא ניתן להעבירו בקלות למיכלים, בדומה לבנזין הנוזלי. אחסון מימן בצורה של הידרידים מוצקים, תרכובות כימיות של מימן ומתכת (או מתכת-למחצה), הינם חומרי אחסון טובים בעיקרון, אך עדיין לא הותאמו כהלכה ליישומים בתחום ההנעה.

צוות מחקר אמריקאי בחברת הרכב “פורד” אשר בדירבורן, מישיגן והאוניברסיטה של קליפורניה, לוס אנג'לס, פיתחו עתה הידריד חדיש ומקורי אשר יוכל לשמש כנקודת התחלה שימושית לפיתוח עתידי של חומרי-אחסון למימן בתחום ההנעה.

כפי שדווח ע”י ג'ון יאנג וצוותו, מנגנון תגובה אוטוקטליטי (זירוז עצמי) גורם להרכב המכיל שלושה סוגי הידרידים נפרדים לשחרר מימן באופן מהיר ובטמפרטורות נמוכות וללא כל תוצרי-לוואי מסוכנים. תרכובות מימן מסוימות, כגון ליתיום בורוהידריד (LiBH4) ומגנזיום הידריד (MgH2), יכולות לשחרר מימן ולאחר מכן גם לספוג אותו בחזרה. אולם יישומם בתחום ההנעה מכיל מספר חסרונות: נדרשות טמפרטורות גבוהות מכדי לשחרר מימן, קצב השחרור והספיגה החוזרת איטי מידי וקיימות תגובות פרוק משחררות תוצרי-לוואי בלתי-רצויים כדוגמת אמוניה. בנוסף, תרכובות אלה יכולות להיטען” מחדש (לספוג מימן) רק בתנאים גבוהים מאוד של לחץ וטמפרטורה. השילוב של שני הידרידים שונים (הידריד דו-רכיבי) אכן הראה בעבר יתרון בשימושים שונים, וזאת כיוון שבהרכב המשולב משתחרר מימן בטמפרטורות נמוכות יותר מאשר בכל אחד מההידרידים בנפרד.

החוקרים, בראשותו של יאנג, הלכו צעד קדימה וצרפו שלוש תרכובות מכילות מימן: ליתיום אמיד (LiNH2), ליתיום בורוהידריד ומגנזיום הידריד ביחס של 2:1:1 לקבלת הידריד שלישוני. ליחס זה תכונות טובות בהרבה משילובים דו-רכיביים ידועים אחרים. הסיבה לשיפור זה הינה רצף תגובות מורכב בין הרכיבים השונים. התגובות הראשונות מתחילות מיד עם ערבוב הרכיבים יחדיו. חימום השילוב מעורר תגובות נוספות המשחררות את המימן. התערובת הינה אוטוקטאליטית, כלומר אחת מהתגובות מביאה ליצירת התוצרים לשלב הבא, אשר מאיץ את מכלול רצף התגובות. התוצאה הישירה הינה טמפרטורת שחרור-מימן נמוכה יחסית והשחרור מתחיל כבר ב .150 0C

בנוסף, המימן המשתחרר הינו טהור מאוד מאחר ולא מתקבלים תוצרי-פרוק נדיפים כדוגמת אמוניה. יתרון נוסף הוא שהטענה מחודשת של השילוב השלישוני מתאפשרת בתנאים מתונים יחסית.

לידיעה המקורית המסתמכת על המאמר המדעי

________________________________________
*Journal reference: “A Self-Catalyzing Hydrogen Storage”, Materia lAngewandte. Chemie International Edition 2008, 47, DOI: 10.1002/anie.200703756.