نانو شکلات هایی که هیدروژن را ذخیره می نمایند! - وبلاگ کاتالوگ

به گزارش وبلاگ کاتالوگ، در آلمان محققان ساختاری نانویی ایجاد کردند که شبیه به شکلات سوئیسی بوده و می تواند گاز هیدروژن را در خود ذخیره کند. این ساختار از ترکیب نانوذرات پالادیم با نانومواد کربنی ساخته شده است.

به گزارش گروه دانشگاه وبلاگ کاتالوگ، یک رویکرد نوآورانه می تواند نانوذرات را به مخازن ساده برای ذخیره هیدروژن تبدیل کند. هیدروژن یک گاز بسیار فرار بوده و یک حامل انرژی امیدوارنماینده برای آینده در نظر گرفته می گردد که می تواند سوخت های سازگار با آب و هوا را برای هواپیماها، کشتی ها و کامیون ها فراهم کند و بعلاوه امکان فراوری فولاد و سیمان سازگار با آب و هوا را فراهم می نماید. با این حال، ذخیره هیدروژن پرهزینه است یا گاز باید در مخازن تحت فشار تا 700 بار نگهداری گردد، یا باید مایع گردد، که به معنای خنک کردن آن تا دمای منفی 253 درجه سانتیگراد است. هر دو روش انرژی بیشتری مصرف می نمایند.

تیمی به رهبری آندریاس استیرل از DESY یک روش جایگزین برای این کار ارائه کردند. آن ها پیشنهاد ذخیره سازی هیدروژن در نانوذرات ساخته شده از فلز پالادیوم که فقط 1.2 نانومتر قطر دارد را مطرح کردند. این واقعیت که پالادیوم می تواند مانند یک اسفنج هیدروژن را جذب کند مدتی است که شناخته شده است.

استیرل شرح می دهد: با این حال، تا به امروز، خارج کردن دوباره هیدروژن از این ماده مشکل ساز بوده است. به همین علت است که ما در حال آزمایش ذرات پالادیوم هستیم که تنها حدود یک نانومتر قطر دارند.

برای اطمینان از اینکه ذرات ریز به میزان کافی محکم هستند، آن ها به وسیله یک هسته ساخته شده از فلز گرانبهای کمیاب ایریدیوم تثبیت می شوند. علاوه بر این، آن ها به یک تکیه گاه گرافنی متصل شده اند. استیرل که رئیس آزمایشگاه نانو DESY است، گزارش می دهد: ما می توانیم ذرات پالادیوم را در فواصل دو و نیم نانومتری به گرافن بچسبانیم. این کار منجر به یک ساختار منظم و دوره ای می گردد.

این تیم که شامل محققانی از دانشگاه های کلن و هامبورگ نیز می گردد، یافته های خود را در مجله ACS Nano انجمن شیمی آمریکا (ACS) منتشر کرد.

از منبع اشعه ایکس PETRA III DESY برای مشاهده اتفاقاتی که در تماس ذرات پالادیوم با هیدروژن روی می دهد، استفاده شد. هیدروژن به سطوح نانوذرات می چسبد و تقریباً هیچ یک از آن ها به داخل نفوذ نمی نماید.

این نانوذرات را می توان شبیه شکلات مغزدار تصور کرد، به این شکل که مغز شکلات یعنی ایریدیوم در مرکز واقع شده است و لایه ای از پالادیوم (مثل شکلات) روی آن را پوشانده است و از بیرون هیدروژن به این ساختار شکلاتی متصل می گردد. تنها چیزی که برای بازیابی هیدروژن ذخیره شده ضروری است این است که میزان کمی گرما اضافه گردد. هیدروژن به سرعت از سطح ذرات آزاد می گردد، زیرا مولکول های گاز مجبور نیستند خود را از ساختار شکلات بیرون بکشند.

استریل می گوید: در قدم بعد، می خواهیم دریابیم که با استفاده از این روش تازه چه تراکم های ذخیره سازی را می توان به دست آورد. با این حال، بعضی از چالش ها هنوز باید قبل از اقدام به کاربرد های عملی برطرف شوند. به عنوان مثال، اشکال دیگر ساختار های کربنی ممکن است حامل مناسب تری نسبت به گرافن باشند. کارشناسان در حال آنالیز استفاده از اسفنج های کربنی حاوی منافذ ریز هستند. مقادیر قابل توجهی از نانوذرات پالادیوم باید در داخل این ذرات قرار گیرد.

DESY یکی از پیشروترین مراکز شتاب دهنده ذرات در دنیا است و ساختار و عملکرد ماده، از تعامل ذرات بنیادی کوچک و رفتار نانومواد تازه و زیست مولکول های حیاتی گرفته تا اسرار بزرگ دنیا را آنالیز می نماید.