חומר חדשני שיוכל לחולל פריצת דרך ברכבי מימן

מדענים הצליחו לפתח חומר חדש שיוכל לתרום באופן משמעותי לקידום התחום של רכבי מימן

[תרגום מאת ד"ר נחמני משה]

מכונית מונעת במימן של BMW. צילום מתוך ויקימדיה קומונס
מכונית מונעת במימן של BMW. צילום מתוך ויקימדיה קומונס

בזמן שהעולם מתרחק ממכוניות ומשאיות המונעות בדלק מאובנים, נבדקות טכנולוגיות חלופיות ירוקות יותר, למשל רכבים המונעים בסוללה חשמלית. טכנולוגיה "ירוקה" נוספת בעלת פוטנציאל גדול היא דלק מימן. אולם, מכשלה משמעותית היתה הגודל, המורכבות והיוקר של מערכות הדלק הזה – עד היום.

צוות חוקרים בינלאומי, בראשותו של פרופסור David Antonelli מאוניברסיטת לנקסטר, גילה חומר חדש המורכב ממנגן הידריד המקרב אותנו לדלק מימן יעיל וזול. החומר החדש ישמש להכנת כברות מולקולאריות בתוך מיכלי הדלק – אותן מערכות המאחסנות את המימן ופועלות לצד תאי דלק במערכת הנעה המבוססת על מימן. החומר, הקרוי בשם KMH-1 (Kubas Manganese Hydride-1), יאפשר עיצוב של מכלים שיהיו קטנים, זולים, נוחים ועתירי אנרגיה יותר מטכנולוגיות קיימות בתחום של דלק מימן, תוצאה שתביא לביצועים טובים הרבה יותר מאשר רכבים המונעים בחשמל. מסביר החוקר הראשי: "העלות של ייצור החומר שלנו היא כה נמוכה, וצפיפות האנרגיה שהוא מסוגל לאחסן היא הרבה יותר גבוהה מזו של סוללת יון ליתיום, כך שאנו צופים לראות מערכות של תאי דלק מימן שתהיינה זולות פי חמישה מסוללות ואשר תוכלנה להניע את הרכב למשך זמן הגדול פי ארבעה או חמישה מהקיים היום ברכבים חשמליים."

החומר החדשני לאגירת מימן ושחררו בעת הצורך – מנגן, אטומי מימן (H) ומולקולות מימן (H2). באדיבות החוקרים
החומר החדשני לאגירת מימן ושחררו בעת הצורך – מנגן, אטומי מימן (H) ומולקולות מימן (H2). באדיבות החוקרים

החומר מנצל את התהליך הכימי המוכר בשם Kubas binding, תהליך המאפשר לאחסן מימן על ידי שיבוצם של אטומי מימן בתוך מולקולת מימן (H2) בטמפרטורת החדר. תהליך זה מייתר את הצורך לבקע ולחבר מחדש קשרים כימיים בין אטומים, שלבים המתקיימים בבסיס תהליכים נפוצים, ואשר מחייבים אנרגיות וטמפרטורות גבוהות במיוחד, תוך שימוש בציוד מורכב ויקר. החומר החדש גם סופח ומאחסן את עודף האנרגיה, כך שאין צורך בחימום או בקירור חיצוני. עובדה זו קריטית מאחר והמשמעות שלה היא שאין צורך להשתמש בתוך הרכבים בציוד קירור או חימום, מה שיוליד מערכות בעלות פוטנציאל גבוה לביצועים ויעילות גבוהים יותר מאלו הקיימים היום.

הכברות פועלות על ידי ספיחת מימן בתנאים של 120 אטמוספירות, לחץ הנמוך מזה של מיכל צלילה. בשלב הבא, כאשר משחררים לחץ, הכברות פולטות מימן מהמיכל לתוך תא הדלק. הניסויים של החוקרים מראים כיצד החומר מסוגל לאחסן כמות מימן הגדולה פי ארבעה מהכמויות המאוחסנות במסגרת טכנולוגיות מימן נוכחיות. ממצא זה מצוין עבור יצרני רכבים מאחר והוא מספק להם את הגמישות לעצב רכבים בעלי טווח נסיעה ארוך יותר עד פי ארבעה, או הקטנת גודל המיכלים פי ארבעה.

הגם שכלי רכב, לרבות מכוניות ומשאיות מטען, הם היישום המובן מאליו, החוקרים סבורים כי יתפתחו יישומים רבים אחרים עבור החומר החדשני. "חומר זה יכול לשמש גם בהתקנים נישאים כגון רחפנים או בתוך מטענים טלפונים ניידים כך שאנשים יוכלו לצאת למסעות מחנאות במשך שבוע שלם מבלי שיצטרכו להטעין את המכשירים הניידים שלהם," מסביר החוקר הראשי. "היתרון הממשי שיישום זה מוליד טמון במצבים שבהם אתם מצפים להיות מחוץ לטווח הקליטה למשכי זמן ארוכים. הוא יוכל גם לשמש להפעלה מרחוק של בית מגורים או אפילו שכונה מבלי שימוש בדלק."

המאמר המתאר את המחקר

הידיעה על המחקר

עוד בנושא באתר הידען:

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

16 תגובות

  1. איך "מתדלקים" רכב כזה?
    זה יכול להצליח לעומת רכב חשמלי שהסיבה לכך שהוא לא תופס היא שאין היכן להטעין אותו?

  2. יהודה אלידע: מה השטויות האלה של מימן ש"בוער" אך "לא מתפוצץ"? אני בעצמי ערכתי ניסוי בו היה כלאתי מימן בתוך פח מתכתי. ניקבתי בפח חור קטן – והדלקתי את סילון גז המימן שזרם מהחור; הייתה זו להבה כמעט שקופה, בגוון כחלחל. כמובן שכאשר המימן יצא מהפח – אוויר נכנס פנימה לשם השוואת לחצים. לאחר כשתי דקות, כאשר בתוך הפח היה יחס מולרי אופטימלי בין מימן לחמצן – נוצר פיצוץ חזק שממש קרע את הפח. אז הנה ניסוי אמיתי שהרצתי בעצמי – שהראה שמימן בהחלט יכול להתפוצץ!
    לגבי השטות השנייה שלך – "פצצות מימן-אוויר": הסיבה שאין פצצות כאלה היא שמימן הוא גז קל הרבה יותר מאוויר (זה נכון בכדור הארץ עד לכ-100 ק"מ מעל גובה פני הים) – ולכן אם תשחרר מימן ממטוס ותרצה להצית אותו – המימן כבר מזמן לא נמצא במקום שפיזרת, בניגוד לפצצת דלק-אוויר, בה אדי הדלק נשארים במשך עשרות שניות (פחות או יותר) באזור שבו הם שוחררו.

  3. ברכב / כל מערכת המונעים על ידי מימן העדיפות היא לכאורה לייצר את המימן תוך כדי תנועה בכמות מספקת ובצריכה נמוכה..בעיקר בהיבט הבטיחותי…התשובה לכך נמצאת לעניות דעתי באיזון.. קרי באינטגרציה רב מערכתית הכוללת גם חשמל גם הנעה במוצקים וגם מערכת לפירוק מימן ובאיזון מחושב ….הנסיון הראה שכאשר לא יוצרים איזון בהמרת אנרגיה מסוג אחד לסוג אחר נוצר כאוס או המרה לא מבוקרת שכך או אחרת תפגע במערכת הסביבתית ….ראו דוגמת הפתרונות ה"ירוקים" הבאים : התפלה , טורבינות רוח , עודפי חשמל בהמרת כוכב משולש, קווי סניקת מי שופכין וכו'….
    ניקח לדוגמא את ההתפלה פתרון למצוקת מים מחד ומאידך פגיעה באוכלוסיית החיים במים בשל ריכוז המלחים..
    או למשל טורבינת רוח המייצרת מחד פתרון ירוק לייצור חשמל אך פוגעת במגוון הביולוגי בבעלי הכנף….
    או לחילופין המרת כוכב משולש שאינה מתוחזקת נכון בצרכני קצה …יוצרת בלאי מאוד משמעותי במערכות השנאה…
    וכו׳……
    וכל הדוגמאות הללו הן של חוסר איזון בהמרות אנרגייה..

  4. לכל המודאגים מהנפיצות של מימן: כפי שאפשר לראות בתמונות משרפת ההינדנבורג (הסיבה מדוע לא המשיכו לפתח את הטכנולוגיה של צפלין), מימן בוער אבל בדרך כלל לא מתפוצץ באוויר. לפחות, הוא מייצג סכנה נמוכה יותר מאדי בנזין, מה שגם מסביר מדוע הצבאות פיתחו "פצצות דלק-אוויר" לצורך פיצוצי נפח אדירים ולא פצצות מימן-אוויר.
    מצד שני, אם האופטימיות של מחברי המאמר יש לה על מה להתבסס, חיל הים הישראלי ימצא בחידוש עניין רב. כל אפשר להגדיל פי 4-5 את משך השהות מתחת למים של הצוללות שנקנו בגרמניה, שיש להן אספקת אנרגיה מתאי דלק לצורך שהייה ארוכה ללא הרמת "שנורקל" (צוללות AIP בז'רגון הצבאי), וכך לממש את החלום הרטוב של "צוללת גרעינית לעניים" שיכולה לשמש מרכיב מהותי באסטרטגיה של הרתעה גרעינית מול איראן (את צינורות השיגור לטילים כבר הכניסו לתכנון במסגרת השינויים שישראל דורשת).

  5. מתי יש סיכוי שניראה מכוניות המונעות בדלק הממני החדש הזה

  6. ואיך בדיוק ידחסו מימן בלחץ של 120 אטמוספירות ברכב / שאר התקנים ?

  7. יוסי: כברות הן מסננות (יחידה: כברה).
    עמוס: בתאונת דרכים בין רכב המונע במימן לבין רכב אחר – במהירות, בזווית ובכיוון הנכונים – יכולה לפגום במיכל המימן (אפילו אם הפגיעה היא לא חזקה), ואז הלחץ העצום של 120 אטמוספירות יגרום לפיצוץ אדיר, הרבה יותר משמעותי מפיצוץ של מכונית "רגילה" המכילה 45 ליטר דלק. כך, לדוגמא, אם נפח מיכל המימן יהיה "רק" כ-20-30 ליטר, תאונת דרכים בתוך מנהרה עלולה לגבות אבדות רבות בגוף ובנפש, ובנוסף גם פגיעה במבנה המנהרה עצמה – שעלולה פשוט לקרוס.

  8. הסכנה היא לא מהתפוצצות ספונטנית, אלא כתוצאה מתקלה או יותר גרוע – מחבלה

  9. sieve = כברה או מסננת
    לא יודע למה הכותב העדיף להשתמש במילה כברה (הנכונה) על פני מסננת (נכונה ומוכרת יותר)

  10. גם בנזין דליק. לפי המתואר החומר מוחזק בלחץ גבוה, כלומר במיכל אטום. עד עכשיו לא שמעתי על מכונית מונעת בגז שהתפוצצה.

  11. מה עם הדליקות הגבוהה של מימן ? זאת הייתה הסיבה שאין היום רכבים כאלה . עכשיו זה דליק פי ארבעה ? יעני פצצה מכובדת .

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן