روش هاى جديد براى ذخيره هيدروژن

دانشمندان كانادا و آلمان روش هاى جديدى را براى ذخيره سازى هيدروژن ارائه كرده اند. در اين روش كه برمبناى ذخيره گاز هيدروژن بين لايه هاى گرافيت است، لايه هاى گرافيت حدود چند نانومتر از يكديگر فاصله دارند. اين شيوه، روش جديد و عملى مناسبى براى دستيابى به ابزارهاى ذخيره هيدروژن در سلول هاى سوختى محسوب مى شود. استفاده از گرافيت براى ذخيره كردن هيدروژن بهتر از مواد ديگر حتى نانو لوله هاى كربنى است، زيرا ارزان تر، غيرسمى و توليد آن آسانتر است.
سلول هاى سوختى هيدروژن جانشين مناسبى براى سوخت هاى فسيلى متداول هستند زيرا با محيط زيست سازگارترند. با اكسيد كردن مولكول هاى هيدروژن، فقط انرژى و آب به دست مى آيد. بدين ترتيب به نظر مى رسد كه با گسترش استفاده از سوخت هاى فسيلى از ميزان آلودگى هوا كاسته شده و گازهاى گلخانه اى كه بشر از عوامل توليد آن است، كم شود. مهمترين مشكلى كه باعث شده است گسترش آنها با مانع مواجه شود روش بهينه براى ذخيره سازى گاز هيدروژن است. پژوهش هاى قبلى براى ذخيره سازى هيدروژن عمدتاً مبتنى بر استفاده از نانو لوله هاى كربنى يا تركيب هايى همچون هيدرات ها متمركز بود اما اين مواد فقط در دماهاى كم و فشار زياد دور سلول هاى سوختى عملكرد خوبى دارند. پيش از اين نيز دانشمندان پژوهش هايى را در مورد استفاده از گرافيت در سلول هاى سوختى انجام داده بودند، اما طبق مدل هاى نظرى آنان به نظر مى رسيد كه اين مواد براى ذخيره هيدروژن چندان مناسب نيستند. اما اكنون جان تسه و همكارانش در موسسه علوم مولكولى كانادا و دانشگاه فنى درسدن آلمان با استفاده از مدل هاى رياضى، يكبار ديگر به تجزيه و تحليل ساختار گرافيت پرداختند. آنان دريافتند كه در پژوهش هاى قبلى، بر هم كنش بين كربن و هيدروژن در سطح كوآنتومى بررسى نشده بود و نتيجه گيرى هاى اشتباهى در مورد قابليت جذب اين مواد را باعث شده بود. از جمله اين برهم كنش هايى كه ناديده گرفته شده بود، مى توان به حل معادله شرودينگر براى حركت اتم هاى هيدروژن در انرژى پتانسيل پيچيده در سطح گرافيت اشاره كرد. مطابق محاسبه هاى جديد، لايه هاى نازك گرافيت يا گرافن (لايه هاى دو بعدى اتم هاى كربن) كه حدود ۶ تا ۷ آنگستروم از يكديگر فاصله دارند مى توانند اتم هاى هيدروژن را در دماى اتاق و فشار متوسط ذخيره كنند. گذشته از اين ميزان هيدروژن ذخيره شده حدود ۶۲ كيلوگرم بر مترمكعب است كه استاندارد دپارتمان انرژى آمريكا است. مزيت ديگر گرافيت آن است كه مى توان با كم كردن آرام و تدريجى آن، هيدروژن ذخيره شده را آزاد كرد. گروه كانادايى آمريكايى مى گويد مى توان با استفاده از اين روش نانوساختارهايى از جنس گرافيت توليد كرد كه قابليت ذخيره سازى «قابل تنظيم» دارند. تسه مى گويد: «مهمترين مشكل فنى موجود، چگونگى ساخت گرافن است به نحوى كه فضاى بين صفحه ها، قابليت جذب حداكثرى را در آن ايجاد كند. زمانى كه به چنين هدفى دست يافتيم و پيش بينى هاى نظرى ما تائيد شد، گرافن به مهمترين منبع ذخيره سازى هيدروژن بدل مى شود.»