גרפן – צורת פחמן של יריעות בעלות עובי חד-אטומי – מתגלה עתה כחומר בסיס מבטיח ללכידת מימן, זאת בהתאם למחקר עדכני שנערך ע”י המכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה בארה”ב ואוניברסיטת פנסילבניה. הממצאים מראים כי ערימות של שכבות גרפן תוכלנה לאחסן מימן בצורה בטוחה עבור שימושו בתאי-דלק וביישומים אחרים.
ההשראה להכין מערך כזה הגיעה ממערכים מתכתיים-אורגניים הנמצאים גם הם בבדיקה קפדנית עבור אחסון מימן, והצוות רק החל בחשיפת תכונותיו של החומר החדש. “אף אחד אחר לא הכין עד היום מערכים כאלו, למיטב ידיעתנו,” אומר החוקר Taner Yildirim. “מה שגילינו עד עתה מצביע על כך שמערכים אלו מסוגלים לאגור בתוכם לפחות פי מאה יותר פרודות מימן מאשר מסוגלת תחמוצת גרפן רגילה. הסינתזה הקלה, העלות הנמוכה וחוסר-רעילותו של גרפן הופכים את החומר הזה למועמד מבטיח ביישומים של אחסון גזים.”
המערכים החדשים מסוגלים לאגור כאחוז אחד ממשקלם כמימן בטמפרטורה של מינוס 196.15 מעלות צלזיוס ובלחץ אטמוספרי רגיל – בהשוואה ל- 1.2 אחוזים שמסוגלים לאגור מערכים מתכתיים-אורגניים שנחקרו בקפדנות, מציין החוקר.
אחת התגליות המעניינות הנוספות שמצאו החוקרים טמונה בקשר הבלתי-רגיל שמפגין החומר בין טמפרטורה לספיחת מימן. ברוב חומרי האחסון, ככל שהטמפרטורה נמוכה יותר, כך מסוגל החומר לקלוט יותר מימן. אולם, הצוות גילה כי המערכים החדשים שלהם מתנהגים באופן די שונה – למרות שהוא עדיין מסוגל לספוח אליו מימן, החומר לא עושה זאת בכמויות ניכרות מתחת לטמפרטורה של מינוס 223 מעלות צלזיוס. יתר על-כן, הוא אינו משחרר כל מימן מתחת ל”מחסום טמפרטורה” זה – עובדה שתוכל, לאחר מחקר נוסף, לגרום לחומר הן לאגור מימן והן לשחרר אותו – דרישה הכרחית ביישומים של תאי-דלק.
חלק מיכולותיו של החומר טמון בפרודות המחברות עצמן. הפרודות שהשתמש בהן הצוות היו כולן בנזן-חומצות בורוניות המגיבות בחוזקה עם מימן לכשעצמן. אולם, ע”י הותרת חלל של מספר אנגסטרומים בין שכבות הגרפן – בדומה לאופן שבו עמודים מחזיקים את התקרה – החוקרים גם הגבירו את שטח הפנים הזמין של כל אחת מהשכבות, ובכך הגדילו את מספר נקודות הקישור הזמינות לפרודות המימן.
לדברי החוקרים, ביצועיו של החומר החדש עוד עתידים להשתפר, מרגע שהצוות יחקור את תכונותיו ביתר פרוט. “אנו מתכוונים לנסות ולשפר את ביצועיו של החומר ולבחון פרודות מקשרות אחרות, בנוסף,” אומר אחד מהמדענים השותפים למחקר זה. “כמו-כן, אנו מתכוונים לבחון את הקשר הבלתי-רגיל שבין הטמפרטורה שבה מצוי החומר לבין הקינטיקה של ספיחת המימן, וכן את יכולותיו ללכוד גזים אחרים, כדוגמת גזי-חממה כגון פחמן דו-חמצני וגזים רעילים כאמוניה.”
4 תגובות
*”המערכים החדשים מסוגלים לאגור כאחוז אחד ממשקלם כמימן” – האם זה יותר יחסית למיכלי גז רגילים?
“המערכים החדשים מסוגלים לאגור כאחוז אחד ממשקלם כמימן” – האם זה יותר יחסית למיכלי גז שמשתמשים רגילים?
עמית:
יש קשר אבל זה לא אותו דבר.
גרפיט מורכבת למעשה מהרבה שכבות של גרפן.
את הגרפיט יודעים לייצר מזה זמן רב אבל הפרדתו לשכבות אינה פשוטה.
גרפן = גרפיט ?