התכונה הזו תאפשר לאגור מימן לשימוש לצורך אגירת המימן לצרכי ייצור אנרגיה
בימים אלו, כאשר ממשלות וגופים ציבוריים מחפשים בקדחתנות אחר דרכים חדשות ונקיות יותר להפקת אנרגיה, יש השוקלים לחזור לגז המימן. מימן יכול לשמש כמקור אנרגיה נקי, הקיים בשפע על-פני כדור הארץ, אך קשה לאגור אותו בכמויות גדולות.
מדענים מאוניברסיטת רייס גילו לאחרונה להפתעתם כי ננו-כדורי פחמן – Buckyballs – חזקים עד כדי-כך שהם מסוגלים לאצור בתוכם אטומי מימן בצפיפות ובדחיסות שאנו יכולים למצוא במרכזו של צדק.
“החישובים שלנו מראים שחלק מהננו-כדורים מסוגלים להכיל נפחים כה גדולים של מימן, שכמעט ואפשר להחשיב אותם כמתכות,” אמר בוריס יעקובסון, החוקר הראשי ופרופסור להנדסת מכונות ומדעי החומר באוניברסיטת רייס.
המחלקה לאנרגיה בארצות-הברית הקדישה יותר ממיליארד דולאר לפיתוח טכנולוגיות עבור כלי-רכב מונעים במימן. טכנולוגיות אלו כוללות דרכים יעילות לאגור מימן לשימוש ברכבים. המימן הוא היסוד הקל ביותר בעולם, וקשה מאד לאצור אותו בכמויות גדולות, אך כדי שמכוניות המימן יוכלו להתחרות עם מכוניות הבנזין, הן צריכות דרך קומפקטית ויעילה להחזיק כמות שוות-ערך של דלק. ההערכה כיום היא שמכונית המונעת במימן תדרוש מערכת אחסון שתחייב דחיסה של המימן לצפיפות גדולה מזו של מימן נוזלי טהור.
יעקובסון אומר כי מדענים התווכחו במשך שנים ארוכות אודות היתרונות באחסון מימן בתוך מיכלים מולקולריים זעירים כגון ננו-כדורי פחמן. חלקם גם ערכו ניסויים שהוכיחו כי ניתן לאגור כמויות קטנות של מימן בתוך ננו-כדורי פחמן. המחקר החדש נערך במעבדתו של יעקובסון על-ידי שני החוקרים הפוסט-דוקטורנטיים אולגה פופישבה ואמיר פאראג'יאן, ומספק את השיטה הראשונה לחישוב מדוייק של כמות המימן שננו-כדור פחמן מסוגל להחזיק לפני שהוא נשבר.
ננו-כדורי פחמן התגלו לראשונה לפני 20 שנה והם חלק ממשפחת מולקולות הבנויות מאטומי פחמן, הנקראות פולרינים. בדומה למשפחת בנאי, גם למשפחת הפולרינים ענפים רבים בעלי שימושים שונים ומשונים. בין היתר היא כוללת ננו-צינוריות של פחמן, שהן החומר החזק ביותר הידוע לאדם. הננו-כדור המפורסם ביותר, המורכב מ- 60 אטומי פחמן בלבד, הוא בנה הגאה של משפחת הפולרינים, אך אין לשכוח את בני דודיו – ננו-כדורים גדולים יותר העשויים מ- 2000 אטומי פחמן ויותר.
“הקשרים בין אטומי הפחמן הם בין הקשרים הכימיים החזקים ביותר בטבע,” אמר יעקובסון. “קשרים אלו הם שהופכים את היהלום לאחד החומרים הקשים ביותר. המחקר שלנו הראה שנחוץ לחץ פנימי עצום על-מנת לעוות ולשבור את קשרי הפחמן-פחמן שבפולרינים.”
צוות המחקר של יעקובסון השתמש במודל ממוחשב כדי לעקוב אחר הכח של כל אחד מהקשרים האטומיים בננו-כדור, ויצר סימולציה שהראתה כיצד מתמודדים הקשרים עם כמויות הולכות וגדלות של אטומי מימן הדחוסים בתוך הננו-כדור. יעקובסון אמר כי המודל יכול להיות שימושי במיוחד מכיוון שניתן להתאים אותו לכל גודל של ננו-כדור ולכל כמות של אטומי מימן. המודל יוכל לאמר למדענים מתי וכיצד הננו-כדורי פחמן יתפוצצו וישחררו את משאם.
יעקובסון אמר כי במידה ותפותח דרך ליצור ננו-כדורי פחמן המלאים באטומי מימן, יתכן וניתן יהיה לאחסן אותם כאבקה. “כנראה שהם יתרכבו לגבישים מולקולריים או יצרו אבקה דלילה,” אמר, “אנו עשויים להשתמש בהם בצורתם השלמה, או לנקב אותם בתנאים מסויימים שיאפשרו לנו לנצל את המימן הטהור שישתחרר מהם לשימוש בתאי דלק או סוגים אחרים של מנועים.”
12 תגובות
יתכן וניתן לשרוף את המימן גם שהוא בתוך הכדורית ולא בהכרח קודם לנפץ את הכדורית
יוגב,
החוזק של הכדור נובע מסך-הכל הקשרים בין האטומים שלו, שמביאים ליצוב של הצורה המיוחדת שלו. אם נפתח אפילו קשר או שניים (בהשקעה מעטה מאד של אנרגיה), אני מאמין שהלחץ העצום שבתוך הכדור יגרום לאטומי המימן לפרוץ מתוכו במהירות (כמו אוויר המתרוקן מבלון דרך נקודה אחת פתוחה).
אני הייתי שמח להבין איך ניתן לדחוס אטומי מימן לתוך הכדור כאשר הוא עדיין אינו כדור (כי חייבים להשאיר חלק ממנו פתוח כדי להכניס לתוכו את אטומי המימן). אבל כאשר הוא פתוח, אין לו יציבות מבנית, כך שלא ניתן באמת לדחוס אותם בלחץ גבוה.
בקיצור, בעיה.
*התכוונתי "לא" יהיה משתלם כל כך..
ואחרי זה לדעת איך לפתוח את הכדור (או מספר מסויים של כדורים) באיזו מהירות ובאיזו השקעה של אנרגיה,
אולי זה יהיה משתלם כל כך, מה אם נצטרך כל כך הרבה אנרגיה לפתוח את הקשרים האלו(הרי הם מהחזקים ביותר) יש עוד הרבה מה לחקור לפני שנוכל לשמוח .
אגב, אני מאוד בעד הרעיון (למקרה שזה נראה אחרת).
עמי,
צודק בהחלט. עוד חזון למועד.
לטעמי, הסוגיה הקשה ביותר היא יצירת הננו-כדורים עם המימן דחוס בתוכם.
עלינו לזכור שכל תוכן הכתבה הזו כמו גם המחקר – רעיונות הם בלבד וסימולציות מחשב. מי יודע איך יגיב החומר במציאות? מי יודע אם ניתן ו/או כדאי לאגור מימן בננו-כדורים? ואם נאגור אותם במקום סגור כל כך טוב – האם נדע לשחרר את המימן בקלות? עוד חזון למועד.
בחלומי אני רואה קולונה שעליה מודבקים ננו-כדורים ובהם כמות מימן דחוסה בלחץ שבליבה של צדק. אין סכנה ששום דבר יתפוצץ כי אין איך לשחרר את המימן. בהתנעת המכונית משתחרר גז ביולוגי שמכיל אנזים מתוצרת ביו-טכנולוגית שיודע לשבת על ננו-כדור ולפתוח בו קשר פחמני אחד. גז משתחרר וממלא את התא שמשמש תא דלק לאוטו. בלחץ גז מסויים האנזים מפסיק לעבוד זמנית. את הגז שהשתחרר יש לשרוף. כשנגמר הגז בכל הכדורים, יש להחליף קולונה עם קומפלקס האנזים-ננוכדור ובמפעל יטענו אותה מחדש בתא הלחץ המימני.
המים המזוקקים שנוצרים בשריפה מקררים את רכיבי האוטו שצריכים קרור כמו גם משמשים לרחצת החלונות.
🙂
מבעיות היסוד של בני אדם :
התכונה לאגור , ובמקרה זה לדחוס ; ולא משנה אם כל כך נחוץ ( במקרה של לאגור ) , או לדחוס , כאשר מדובר בנשק קטלני ; מעניין אם היינו יכולים לקבל תשובה מכל אלה שאגרו , וכבר אינם בחיים ; אם היו מוסיפים להם עוד עשר , עשרים שנות חיים מהנים , אם היו מוכנים לוותר על משהוא שווה ערך באחוזים , שאגרו בהיותם בחיים .
על נשק קטלני , זה כבר סיפור אחר .
יהודה,
אני מקווה וחושש כי כאשר ימציאו את הטכנולוגיה שתאפשר לדחוס אטומי מימן בצפיפות שכזו לתוך ננו-כדורים (דבר שקשה הרבה יותר ממה שהוא נראה במחשבה ראשונה), כבר יהיו כלי מלחמה מפחידים הרבה יותר מחומר נפץ פשוט.
ליהודה סבדרמיש,
על זה נאמר
"אם הייתי יודע לאן תוביל המצאת האטום, הייתי נהיה נגר" אלברט איינשטיין.
אני חושש שבסוף יחליטו שזה יכול לשמש כחומר נפץ מעולה .
סבדרמיש יהודה
רק למלא אבקת חשמל ולסוע
זו יכולה להיות תופעה מעניית מאד, ולאו דווקא בזכות הישום שלה. חישובים שנעשו כבר לפני שנים הראו שיתכן כי מימן הוא על מוליך בטמפרטורת החדר כאשר הוא נתון ללחצים גבוהים ביותר (מליוני אטמוספירות). אם אכן תהיה דרך לדחוס מימן אל תוך הפולורונים, יתכן שאפשר יהיה לחקור תכונות מעניינות של החומר בלחצים גבוהים מעל כל מה שניתן לייצר בתנאי מעבדה.