שיטת אחסון חדישה למימן

מדענים ממכון קרנגי גילו לראשונה כי לחץ גבוה יכול לשמש להכנת חומר ייחודי לאחסון מימן. התגלית סוללת את הדרך לאפשרות חדשה לחלוטין להתמודדות עם סוגיית אחסון המימן

מדענים ממכון קרנגי גילו לראשונה כי לחץ גבוה יכול לשמש להכנת חומר ייחודי לאחסון מימן. התגלית סוללת את הדרך לאפשרות חדשה לחלוטין להתמודדות עם סוגיית אחסון המימן.

החוקרים גילו כי הגז האציל הבלתי-פעיל זנון נקשר למימן מולקולארי (H2) תחת לחץ ליצירת מוצק חדש בעל כימיית קישוריות בלתי-רגילה. ניסויים אלו הינם הראשונים בהם יסודות אלו הגיבו יחדיו ליצירת תרכובת יציבה. התגלית מציגה לראשונה משפחה חדשה של חומרים, שיוכלו להצמיח טכנולוגיות מימן חדשניות. מאמר על המחקר פורסם בכתב-העת המדעי Nature Chemistry.

ליסוד קסנון יש מספר תכונות מעניינות, בכללן השימוש שלו כחומר הרדמה, יכולתו לשמר רקמות ביולוגיות ושימושו בגופי תאורה. קסנון הינו גז אציל, ועל-כן הוא אינו מגיב עם חומרים או יסודות אחרים בתנאים רגילים, בדר”כ.

החוקר הראשי, Maddury Somayazulu, מהמעבדה לגיאופיסיקה במכון קרנגי, מסביר: “יסודות משנים את ההיערכות האלקטרונית שלהם תחת לחץ, בדומה למצב שבו נוסעים מתאימים את תנוחתם כאשר מעלית הולכת ומתמלאת. הגבנו סדרות של תערובות גזיות של קסנון עם מימן בלחץ גבוה בתוך תא יהלום. בלחץ שהוא פי ארבעים ואחת אלף מהלחץ בגובה הים (אטמוספרה אחת) האטומים מתחילים להסתדר במבנה סריגי (מבנה בצורת רשת) שבו אטומי המימן הם מרבית הרכיבים עם שכבות של צמדי קסנון הקשורים חלושות. כאשר אנו מגבירים את הלחץ, בדומה לכוונון רדיו, המרחק שבין צמדי הקסנון משתנה – המרחקים מתקצרים והופכים לאלו הנצפים בקסנון מתכתי דחוס.”

החוקרים בדקו את התרכובת בלחצים משתנים באמצעות שיטות מדידה מתקדמות כגון השתברות קרני-רנטגן וספקטרוסקופיית ראמאן ותת-אדום. כאשר הם הביטו בחלק הקסנון של המבנה, הם הבינו כי יחסי-הגומלין שבין הקסנון לבין המימן הסובב אותו הוא האחראי ליציבות הבלתי-רגילה ולשינוי הרצוף במרחקים שבין אטומי הקסנון כאשר הלחץ הגיע למאתיים חמישים וחמישה אלפי אטמוספרות.

מדוע הייתה התרכובת כה יציבה? “הופתענו לחלוטין הן מהמבנה והן מהיציבות של חומר זה,” מסביר אחד מהחוקרים. ברגע שצפיפות האלקטרונים נמתחה לעבר אטומי המימן הסמוכים, נראה כי הדבר מייצב את התרכובת ואת צמדי הקסנון.

“הקסנון כבד ויקר מדי מכדי להיות מעשי לשימוש ביישומים של אחסון מימן,” מסביר החוקר הראשי. “אולם, באמצעות הבנת המנגנון שבו מתרחשת התופעה, חוקרים יוכלו למצוא חומרים קלים ומעשיים יותר.”

“זה מרגש מאוד למצוא תרכובות עתירות-מימן חדשות, לא רק עבור העניין שלנו במערכות מולקולאריות פשוטות, אלא מכיוון שתגליות שכאלו יכולות להוות בסיס לטכנולוגיות חדשות חשובות,” מסביר אחד מהחוקרים. “מוצק עתיר-מימן זה מייצג דרך חדשה להכנת תרכובות חדשניות לאחסון מימן והכימיה מבוססת הלחץ החדשה סוללת את הדרך לסינתזת חומרים עתירי-אנרגיה חדישים.”
הידיעה ממכון המחקר