استفاده از گرافن برای ذخیره هیدروژن با بررسی ساختار نانو بلورهای چندلایه

به گزارش شبکه خبری ICTPRESS، در این ساختار، گاز هیدروژن پمپ شده به پیل سوختی میتواند با نانوبلورهای منیزیم که درون لایه‌های احیاشده اکسید گرافن پیچیده شدند، واکنش داده و با تولید هیبرید منیزیم پایدار، کارایی پیل سوختی را افزایش دهد.
مطالعات انجام شده با استفاده از اشعه ایکس، ساختار نانوبلورهای چندلایه گرافن، فلز را آشکار ساخته‌ است. در این ساختار، گاز هیدروژن پمپ شده به پیل سوختی میتواند با نانوبلورهای منیزیم که درون لایه‌های احیاشده اکسید گرافن پیچیده شدند، واکنش داده و با تولید هیبرید منیزیم پایدار، کارایی پیل سوختی را افزایش دهد.
هیدروژن به‌عنوان جایگزینی پاک برای سوخت‌های فسیلی به شمار میرود. متأسفانه مشکلی اساسی در زمینه ذخیره هیدروژن به‌عنوان سوخت وجود دارد که مانع از تحقق استفاده از این گاز به‌عنوان جایگزین عاری از کربن سوخت‌های فسیلی میشود و آن، اشتعال‌پذیری بالای هیدروژن است.
البته محققان روی مواد مختلفی به‌عنوان سامانه ذخیره کننده هیدروژن کار کردند. محققان آزمایشگاه ملی لورنس برکلی آمریکا ماده جدیدی برای پیل‌های سوختی هیدروژنی شبیه باتری تولید کردند. آن‌ها نانوبلورهای منیزیم که قابلیت جذب هیدروژن دارد را درون صفحات گرافن پیچیده و بدین ترتیب مانع از رسیدن اکسیژن به اتم‌های هیدروژن و آتش‌گیری آن شدند.
گرافن همچنین پیل سوختی را خشک نگه داشته و مانع از رسیدن رطوبت و آلاینده‌های دیگر به نانوبلورها میشود. با این حال حفره‌های این صفحات آنقدر بزرگ هستند که مولکول‌های هیدروژن بتوانند از آن عبور کنند. این فرایندِ فیلتراسیون، مشکل تجزیه و کاهش عملکرد هیبریدهای فلزی که قبلاً به‌عنوان ذخیره‌کننده هیدروژن مورد بررسی قرار گرفتند را مرتفع میسازد.
این بلورهای منیزیمی کپسوله شده درون گرافن به‌عنوان یک اسفنج عملکرد کرده و بستری امن و فشرده برای جذب هیدروژن فراهم می‌آورند. همچنین زمان سوخت‌گیری کاهش یافته و اندازه باک‌های هیدروژن کوچک‌تر میشود.
ایون سئون چو، همکار فوق دکترای دانشگاه برکلی و یکی از نویسندگان مقاله این تحقیق، گفت: "در میان مواد مبتنی بر هیبرید فلز برای ذخیره هیدروژن در خودروها، ماده جدید ما از نظر ظرفیت، برگشت‌پذیری، سینتیک و پایداری عملکرد خوبی از خود نشان میدهد. این تحقیق امکان ذخیره و استفاده عملی از هیدروژن را در آینده نشان میدهد. بر این باور هستم که این مواد یک راهکار عملی برای پایدارسازی مواد فعال و در عین حال، استفاده از ویژگی‌های منحصر به فرد آن‌ها فراهم می‌آورد".
چو ، افزود: یکی از موانع استفاده از هیبریدهای فلزی در ذخیره هیدروژن، سرعت نسبتاً پایین جذب و واجذب آن‌ها و همچنین پایداری شان در معرض هواست. نانوبلورهای پیچیده شده در گرافن که 3 تا 4 نانومتر قطر دارند، هیدروژن را با سرعت بالاتری جذب کرده و آزاد میسازند.