گامی دیگر در راه ذخیره سازی هیدروژن

[mim-shimi 25686]

اين مدل كه با تلاش محققان دانشگاه كاليفرنيا در لس‌آنجلس به مديريت عليرضا اكبرزاده، محقق ايراني اين دانشگاه و با همكاري دكتر «ويدوودز اوزولين» دانشيار و «كريستوفر وول ورتون»، استاد دانشگاه «نورت وسترن» طراحي و در نشريه علمي Advanced Materials ارائه شده است، مي‌تواند مواد مفيد و مطلوب براي ذخيره هيدروژن شناسايي كرده و آن دسته از واكنش‌هاي شيميايي ترموديناميك مناسب را كه هيدروژن مي‌تواند از طريق آنها به شكلي برگشت پذير ذخيره و خارج شود، پيش‌بيني كند.

 

 

دكتر عليرضا اكبرزاده در گفت‌وگو با خبرنگار پژوهشي خبرگزاري دانشجويان ايران(ايسنا) اظهار داشت: در اين مدل كه در راستاي حل مشكل ذخيره هيدروژن در يك ماده به صورت يك تركيب شيميايي و به كارگيري آن در صنعت خودرو طراحي شده، از اصول اوليه تئوري مكانيك كوانتومي و علم ترموديناميك استفاده شده است. متاسفانه برخي از تركيبات ساده هيدروژني كه در آنها هيدروژن با يك عنصر سبك همچون ليتيوم پيوند شيميايي دارد قادر به برطرف كردن نيازهاي خودرو در توليد انرژي نمي‌باشند. چراكه اين مواد عموما در دماي بسيار بالا هيدروژن را آزاد مي‌كنند و اين دما از نقطه نظر مهندسي و استفاده در خودرو عملي نيست. در نتيجه پژوهشگران به تركيبات چندگانه هيدروژني روي آورده‌اند كه مي‌توانند هيدروژن را با چگالي حجمي و وزني بالاتري در ساختارشان ذخيره كنند و هچنين در دماهاي بهتري نسبت به تركيبات ساده و دوگانه هيدروژني در يك واكنش شيميايي هيدروژن را آزاد مي‌كنند.

 

 

دكتر اكبرزاده خاطرنشان كرد: ولي مشكلي كه همچنان وجود دارد، پيش بيني سري واكنش‌هاي شيميايي است كه اتفاق مي‌افتند و اينكه چه موادي به عنوان محصولات واكنش شيميايي به وجود مي‌آيند و در واكنش‌هاي بعدي گاز هيدروژن را آزاد مي‌كنند. تا قبل از طراحي اين مدل، پژوهشگران با استفاده از حدس و اصول اوليه شيمي واكنش‌هاي شيميايي را در تركيبات چندگانه هيدروژني پيدا مي‌كردند كه در برخي موارد به نتايج گمراه كننده و اشتباه منجر مي‌شوند. حال با استفاده از اين مدل تمام واكنش‌هاي شيميايي با توجه به ميزان آنتالپي، آنتروپي و دماي واكنش به صورت خودكار پيش بيني مي‌شوند. همچنين مدل قادر است علاوه بر كميت‌هاي ياد شده فشار گاز هيدروژن آزاد شده را نيز تعيين كند.

 

 

اين پژوهشگر ايراني در ادامه با اشاره به اهميت بهره‌گيري از انرژي‌هاي جديد به عنوان يكي از مهمترين مسائل در جهان امروز، گفت: استفاده از انرژي هيدروژني به عنوان يك گزينه جهت رفع وابستگي به منابع سوخت‌هاي فسيلي به طور جدي مطرح است و امروزه بسياري از كشورهاي توسعه يافته و در حال توسعه به دنبال دستيابي به شكل‌هاي ديگر انرژي به غير از نفت مي‌باشند و در اين راه سرمايه‌گذاري‌هاي عظيمي كرده‌اند. به طور كلي تاريخچه استفاده از هيدروژن به عنوان سوخت به دهه 1960 ميلادي بازمي‌گردد كه سازمان فضايي ناسا از اولين نوع پيل سوختي يا وسيله‌اي كه در آن با استفاده از هيدروژن و اكسيژن انرژي الكتريسيته مورد نياز فضاپيما توليد مي‌شود را استفاده كرد.

 

 

دكتر اكبرزاده اضافه كرد: امروزه شركت‌هاي بزرگ خودروسازي در اين زمينه فعال بوده و سرمايه ‌گذاري مي‌كنند. بنابراين هدف از تحقيقات گسترده توسط پژوهشگران در سراسر دنيا دستيابي به فن‌آوري بهينه جهت توليد مخازن ذخيره هيدروژن و پيل سوختي مناسب است.

 

 

وي در تبيين نتايج اين تحقيق در كمك به استفاده از خودروهاي هيدروژني اظهار داشت: بدون شك اين مدل مي‌تواند به ساير پژوهشگران كمك كند تا بهترين گزينه مواد را براي ذخيره هيدروژن انتخاب كنند.

 

 

دكتر اكبرزاده در ادامه در پاسخ به سوال ايسنا درباره مشكلات و چالش‌هاي فراروي توليد خودروهاي هيدروژني گفت: در اين زمينه چالش‌ها و مشكلات متعددي وجود دارد كه فقط به چند مورد اشاره مي‌كنم. براي مثال جهت توليد گاز هيدروژن از روش الكتروليز آب نيازمند به مصرف انرژي الكتريسيته هستيم. همچنين در ذخيره هيدروژن به شكل تركيب شيميايي با مواد نيز همچنان تحقيقات ادامه دارد. چرا كه دمايي كه هيدروژن در آن از طريق واكنش شيميايي به صورت گاز آزاد مي‌شود همچنان بسيار بالا است. در حال حاضر خودرو‌هاي هيدروژني از گاز هيدروژن كه در كپسول نگهداري مي‌شود استفاده مي‌كنند. اين مساله باعث مي‌شود كه بخشي ازحجم خودرو به آن اختصاص داده شود. ساخت ايستگاه‌هاي سوخت‌رساني هيدروژن نيز مساله ديگر است.

اين محقق ايراني در پايان در پاسخ به اين سوال كه به نظر شما چه زماني استفاده از خودروهاي هيدروژني فراگير مي‌شود؟ تصريح كرد: طبق پيش‌بيني شركت‌هاي بزرگ خودروسازي مانند بنز، تويوتا، هوندا و ساير شركت‌ها تا سال 2015 ميلادي خودروهايي كه در ساختارشان هيدروژن به صورت گاز در كپسولي مخصوص نگهداري ميشود به توليد انبوه خواهد رسيد.