שיטה זולה לייצור דלק מימן בעזרת ננו-צינורות פחמן

הטכנולוגיה החדשה מבוססת על זרז חדשני שרמת הביצועים שלו כמעט זהה לרמת הביצועים של הזרז היקר פלטינה המשמש בתגובות של אלקטרוליזה, שבמהלכן זרם חשמלי מבקע מולקולות מים למרכיביו הנפרדים – מימן וחמצן.

חוקרים הצליחו לפתח טכנולוגיה שתוכל להתגבר על חסם כלכלי ניכר להכנת דלק מימן הבוער באופן נקי – סוג דלק שיוכל להמיר את הדלקים המאובנים היקרים והמזיקים לסביבה. הטכנולוגיה החדשה מבוססת על זרז חדשני שרמת הביצועים שלו כמעט זהה לרמת הביצועים של הזרז היקר פלטינה המשמש בתגובות של אלקטרוליזה, שבמהלכן זרם חשמלי מבקע מולקולות מים למרכיביו הנפרדים – מימן וחמצן.

הטכנולוגיה החדשנית של החוקרים מאוניברסיטת ראטגרס היא גם הרבה יותר יעילה מזרזים זולים אחרים שנחקרו ונוסו בתחום. הטכנולוגיה החדשה, המבוססת על ננו-צינורות פחמן, מבטיחה ייצור יעיל של מימן מתוך מים.

“מזה זמן רב שחוקרים בתחום האנרגיה חוזים כי למימן יהיה תפקיד מכריע באנרגיה העתידית שלנו בזכות צמצום, אם לא חיסול כליל, של התלות שלנו בדלקים מאובנים,” אמר טדי אספה, פרופסור לכימיה ולביולוגיה כימית בביה”ס לאומנות ולמדעים באוניברסיטת ראטגרס. “הצלחנו לפתח זרז כימי בר-קיימא שיוכל, בעזרת השותף העסקי המתאים מהתעשייה כך אנו מקווים, לקדם את החזון הזה.”

הוא וצוות המחקר שלו ביססו את פיתוחו של הזרז החדש על ננו-צינורות פחמן – יריעות פחמן בעובי של אטום יחיד המגולגלות לכדי יצירת צינורות בעובי הקטן פי 10,000 מעוביה של שיערת אדם. מציאת דרכים חדשות לפיתוחן של תגובות אלקטרוליזה ישימות כלכלית היא נושא חשוב מאחר והתהליכים המשמשים היום לייצור מימן מתחילים כולם מהגז מתאן – שהוא עצמו דלק מאובנים. הצורך בשימוש בדלק מאובנים שולל לפיכך את הטענה כי מימן הוא דלק “ירוק” לחלוטין.

לעומת זאת, אלקטרוליזה מסוגלת לייצר מימן בעזרת שימוש בחשמל המתקבל מתוך מקורות מתחדשים, כגון השמש, הרוח והידרו-אנרגיה, או בעזרת מקורות נטולי פחמן, כגון אנרגיה גרעינית. ואפילו אם היה נעשה שימוש בדלקים מאובנים עבור האלקטרוליזה, היעילות המוגברת והבקרה הטובה יותר על הפליטות מתוך תחנות כוח גדולות, יוכלו להעניק לתאי דלק מימני יתרון בהשוואה למנועי הבנזין והדיזל המצויים במיליוני רכבים, שהם דלקים פחות יעילים ויותר מזהמים.

במאמר מדעי שפורסם זה מכבר בכתב-העת Angewandte Chemie International Edition, צוות החוקרים דיווח כי הטכנולוגיה שלהם, המכונה “ננו-צינורות פחמן נטולי-מתכת אצילה ועתירי-חנקן” מצליחה לזרז באופן יעיל את תגובת ייצור המימן ברמת ביצועים הקרובה לזו של פלטינה. בנוסף, ננו-הצינורות מתפקדים היטב בתנאים חומציים, טבעיים או בסיסיים, מה שמאפשר להם להיות מצומדים לזרזים הזמינים הטובים ביותר לייצור חמצן, שגם הם בעלי תפקיד מכריע בתגובת ביקוע המים. החוקרים הגישו בקשה לפטנט באשר לזרז החדשני.

 

הידיעה על המחקר