روش جدید ذخیره‌سازی هیدروژن به کمک شیشه‌های فلزی تولید شده توسط محققان توسعه یافت و اثبات شد که می‌توان از این شیشه‌ها بعنوان جایگزینی برای پالادیم استفاده کرد .
مفهوم شیشه فلزی ( در روش جدید ذخیره‌سازی هیدروژن ) : شیشه فلزی ( Metallic glass ) گروهی از فلزات است که ساختاری آمورف ( مشابه ساختار شیشه‌ها ) دارد . این مواد می‌تواند از آلیاژهایی تشکیل شود که حاوی آهن ( ماده تشکیل دهنده‌ی فولادها و چدن‌ها ) هستند .
تیمی از دانشمندان دانشگاه فدرال خاور دور ( FEFU ) به همراه همکارانشان از اتریش ، ترکیه ، اسلواکی ، روسیه و انگلیس روشی را برای هیدروژناسیون ( Hydrogenate ) لایه‌های نازک شیشه‌های فلزی در دمای اتاق توسعه دادند ( روش جدید ذخیره‌سازی هیدروژن ) . این فناوری می‌تواند طیف وسیعی از مواد و روش‌های ارزان ، کم مصرف و با عملکرد بالا را گسترش دهد . این مواد و روش‌ها می‌توانند در زمینه ذخیره انرژی هیدروژنی استفاده شوند . نتایج این بررسی در Journal of Power Sources به چاپ رسیده است . شکل زیر نیز چکیده گرافیکی شیشه فلزی Fe – Ni – Mo – B را نشان می‌دهد .
نقش این پژوهش در بکار گیری انرژی هیدروژن در سطوح صنعتی
این تیم ( تیم توسعه دهنده‌ی روش جدید ذخیره‌سازی هیدروژن ) یک نانو ساختار آمورف ( شیشه فلزی بر پایه FeNi ) را توسعه داده است که می‌تواند در زمینه انرژی هیدروژنی برای تجمع و ذخیره سازی هیدروژن مورد استفاده قرار گیرد ( مخصوصا بعنوان یک جایگزین برای باتری‌های Li – ion در سیستم‌های کوچک ) .
این شیشه فلزی ( توسعه یافته در پژوهش روش جدید ذخیره‌سازی هیدروژن ) قابلیت جایگزینی با پالادیوم را دارد . پالادیم یک عنصری گران قیمت است که در حال حاضر در سیستم‌های هیدروژن استفاده می‌شود . هزینه‌های هنگفت سیستم‌های ذخیره سازی انرژی ، مانع اصلی در بکار گیری انرژی هیدروژن در سطوح صنعتی است . با پیشرفت‌های اخیر این تیم می‌توان گفت یک قدم به حل این مشکل نزدیک شده‌ایم .
گفته‌های محقق تیم توسعه روش جدید ذخیره‌سازی هیدروژن
Yurii Ivanov استادیار دانشکده علوم طبیعی FEFU بیان کرد : ” هیدروژن متداول‌ترین عنصر شیمیایی در جهان و یک منبعی از انرژی تجدید پذیر پاک است که توانایی جایگزینی با انواع سوخت‌های امروزی را دارد . با این حال ، ذخیره سازی هیدروژن یک مشکل بزرگ تکنولوژیکی است . یکی از مواد اصلی مورد استفاده برای ذخیره هیدروژن ، پالادیوم است . با این حال ، این ماده بسیار گران است و در شرایط دشوار ( شدید ) وابستگی کمی به اکسیداسیون و محیط‌های کاهشی ( Reducing environments ) دارد . این عوامل از بکار گیری انرژی هیدروژن در سطح صنعتی جلوگیری می‌کند . با شیشه‌های فلزی توسعه یافته در این پژوهش ( روش جدید ذخیره‌سازی هیدروژن ) می‌توان مشکل را حل کرد . این شیشه‌ها فلزات آمورفی هستند که نظم اتمی گسترده‌ای ندارند . در مقایسه با پالادیوم کریستالی ، شیشه‌های فلزی بسیار ارزان‌ترند و در برابر محیط‌های تهاجمی مقاوم‌تر هستند . علاوه بر این ، بدلیل به اصطلاح حجم آزاد اتمی ( Atomic free volume ) ( یعنی فاصله بین اتم‌ها ) ، چنین شیشه‌هایی می‌توانند هیدروژن را بطور موثرتری نسبت به هر ماده دیگری با ساختار کریستالی ذخیره کند . “
به گفته این محقق از تیم روش جدید ذخیره‌سازی هیدروژن ، شیشه فلزی بدلیل ساختار آمورفی که دارد از ظرفیت ( پتانسیل ) بالایی در صنعت انرژی برخوردار است . در ساختار آمورف برخلاف ساختار کریستالی ، نقص خاصی وجود ندارد ( مانند مرز دانه‌ها و غیره ) ؛ به همین دلیل مواد آمورف از مقاومت به اکسیداسیون و خوردگی بالاتری نسبت به مواد کریستالی برخوردار هستند .
جزئیات توسعه روش جدید ذخیره‌سازی هیدروژن
آنچه این کار را ارزشمند می‌کند این واقعیت است که هم برای هیدروژناسیون شیشه‌های فلزی و هم برای بررسی توانایی آن‌ها در جذب هیدروژن از روش‌های الکتروشیمیایی استفاده شده است . روش‌های استاندارد هیدروژناسیون ( مانند جذب گاز ) به دما و فشار زیادی نیاز دارند ؛ به همین دلیل این روش‌ها تاثیری منفی بر خصوصیات شیشه‌های فلزی دارند و دامنه مواد قابل استفاده در پژوهش را محدود می‌کنند . برخلاف روش جذب گاز ، هیدروژناسیون الکتروشیمیایی باعث واکنش هیدروژن با سطح یک الکترود ( ساخته شده از شیشه فلزی FeNi ) در دمای اتاق می‌شود ( دقیقا مشابه پالادیوم ) .
این روش جدید ( روش جدید ذخیره‌سازی هیدروژن ) می‌تواند بعنوان جایگزینی برای واکنش متداول گاز – جامد ، برای آلیاژهایی با ظرفیت یا سرعت پایین جذب / آزاد سازی هیدروژن ، عمل کند .
این تیم علاوه بر این ، مفهوم جدیدی از ” حجم موثر ( Effective volume ) ” را پیشنهاد داده است که می‌تواند برای تجزیه و تحلیل بازده جذب و آزاد سازی هیدروژن در شیشه‌های فلزی مورد استفاده قرار گیرد . برای این کار ( در روش جدید ذخیره‌سازی هیدروژن ) ، ضخامت و ترکیب منطقه واکنش هیدروژنی شیشه با استفاده از میکروسکوپ الکترونی با وضوح بالا و طیف سنج فوتوالکترون اشعه X اندازه گیری می‌شود .
در آینده ، این تیم قصد دارد فرمول‌های جدیدی را برای تولید و بهینه سازی شیشه‌های فلزی در کاربردهای عملی انرژی توسعه دهد .
خلاصه خبر روش جدید ذخیره‌سازی هیدروژن
در این پژوهش ساخت شیشه‌های فلزی به منظور ذخیره سازی هیدروژن توسط محققان انجام شد . این شیشه‌های فلزی جایگزینی مناسب برای عنصر پالادیم است و بسیار مقرون به صرفه‌تر از آن هستند . جزئیات این بررسی در مقاله DOI: ۱۰.۱۰۱۶/j.jpowsour.2020.228700 گزارش شده است .
منبع خبر : سایت scitechdaily.com
تاریخ انتشار خبر : ۲۵ مهر ماه ۱۳۹۹
کد خبر : ۱۱۴۵
