خب بچهها، بذارین یه خبر باحال براتون تعریف کنم، مخصوصاً واسه اونایی که به انرژی پاک و تکنولوژیهای آینده علاقه دارن! محققها توی دو تا دانشگاه خفن، یه تیم از École Polytechnique Fédérale de Lausanne (اسمش رو بذاریم EPFL!) از سوئیس و دانشگاه Kyoto ژاپن، اخیراً موفق شدن یه مایع هیدروژن-دار بسازن که حتی تو دمای اتاق هم محکم و پرقدرت میمونه و خراب نمیشه!
حالا قضیه چیه؟ هیدروژن یه جورایی ستارهی آیندهی سوخت پاکه. همه میگن اگه بتونیم ازش درست استفاده کنیم، دیگه با آلودگی CO2 و سوختهای فسیلی خداحافظی میکنیم. ولی مشکلی که تا حالا داشته این بوده که ذخیرهسازی و انتقال هیدروژن خیلی پر دردسر و پیچیده بوده. معمولاً باید گاز هیدروژن رو با کلی زور توی مخزنهای سنگین نگه دارن، یا اینکه تا منفی ۲۵۳ درجه سانتیگراد سردش کنن (یعنی واقعاً یخ بندونه!) تا مایع بشه؛ که خب حساب کن چه قدر انرژی مصرف میشه و تجهیزات خفن و مخصوص میخواد.
یه راه دیگه هم استفاده از مواد جامد مخصوص برای ذخیرهسازیه، اما معمولاً آزاد کردن هیدروژن از این جامدها خودش داستانیه، چون باید کلی گرمشون کرد و تازه ممکنه مواد شیمیایی ناخواسته هم تولید بشه. خلاصه، همه این راهحلها کلی دردسر داشتن.
اما محققها حالا اومدن و با ترکیب دو ماده ساده یه راه حل مایع پیدا کردن. داستانش اینه که این دو ماده اسمشون یکی آمونیا بُران (Ammonia Borane) و اون یکی تترا-بوتیلآمونیم بورهیدراید (Tetrabutylammonium Borohydride) هست. البته اسامیشون شاید پیچیده باشه؛ ولی خلاصه بگم آمونیا بوران یه ماده شیمیاییه که خوب هیدروژن نگه میداره و اون یکی هم یه جور نمک شیمیاییه که تو ترکیب باهاش حالا چیز جالبتری ساخته.
این دو تا رو با نسبتهای مختلف مخلوط کردن و فهمیدن وقتی بین ۵۰ تا ۸۰ درصدش امونیا بورانه، نتیجهش میشه یه مایع شفاف و پایدار، که باورت نمیشه چقدر هیدروژن داخلش جمع شده: تا ۶.۹ درصد وزنی هیدروژن داره! یعنی حتی بیشتر از هدفی که وزارت انرژی آمریکا واسه سال ۲۰۲۵ تعیین کرده بود. (وزنی یعنی اگه فرض کنی صد گرمش رو داری، تقریباً ۶.۹ گرمش فقط هیدروژنه!)
حالا این ترکیب یه اسم علمی هم داره: Hydride-based deep eutectic solvent یا به اختصار DES. حالا DES چیه؟ یه جور محلول عجولانه است که وقتی دو چیز جدا جدا جامدن، اما وقتی با هم قاطی میشن یه دفعه نقطه ذوبشون میاد پایین و مایع میشن. خیلی خفن، نه؟!
تو این مورد، بررسیها با روش اسپکتروسکوپی (که روشی برای دیدن ساختار و پیوندهای شیمیایی مولکولهاست)، نشون داده که پیوندهای هیدروژنی قوی بین مولکولها شکل میگیره. همین باعث میشه ساختار کریستالی منظم مواد به هم بریزه و ماده به حالت مایع یا «آمورف» (یعنی بینظم و غیرکریستالی) دربیاد. اینطوری مایع پایدار میمونه و حتی اگه تا منفی ۵۰ درجه سانتیگراد سردش کنی، فقط مثل شیشه سفت میشه و دیگه به کریستال جامد تبدیل نمیشه.
یه نکته باحال اینه که این مایع نه تنها تو دمای اتاق پایداره، بلکه شفاف هم هست و ظرف چند هفته اگه خشک بمونه، هیچیش نمیشه! تازه چگالی یا همون دانسیتهش هم از کمترینهایی بوده که تو این مدل مایعات تا حالا دیده بودن؛ یعنی سبک و باحاله.
حالا بریم سر اصل کاری که شاید کنجکاویتون رو قلقلک بده: چطور میشه ازش هیدروژن پاک رو آزاد کرد؟ کافیه این مایع رو تا حدود ۶۰ درجه سانتیگراد گرم کنی (که نسبت به مواد جامد قبلی واقعاً دمای کمیه) و اون وقت هیدروژن خالص ازش خارج میشه. این یعنی برای خیلی از کاربردهای واقعی – مثل سوخت ماشینها یا ذخیرهسازی انرژیِ سبز – هم خیلی به صرفه و آسونه.
حتی تو تستها فهمیدن این فقط بخش آمونیا بران هست که موقع گرمکردن تجزیه میشه و هیدروژن میده؛ اون یکی (تترا-بوتیلآمونیم بورهیدراید) مثل یه دوست وفادار میتونه دوباره جمع بشه و واسه بار بعدی استفاده شه!
حالا نکته اینجاست که این کشف فقط مربوط به هیدروژن ذخیرهسازی نیست. محققها میگن این ایده میتونه الهامبخش ساخت مایعات اختصاصی دیگه هم باشه، مثلاً تو تولید مواد شیمیایی سبز یا استفاده در انرژیهای تجدیدپذیر شبیه همین.
در کل، این کشف راه رو واسه تحقیقات بیشتر درباره سوخت هیدروژن و تکنولوژیهای نوین انرژی باز میکنه. شاید چند سال آینده، راحتتر از چیزی که فکر میکردیم، بتونیم هیدروژن رو مثل آب مایع ذخیره کنیم، جابجا کنیم و هر موقع دلمون خواست با کمی گرما، انرژی پاک و خالصش رو آزاد کنیم! عجب دنیایی شده…
منبع: +
