تم اختيار مادة محتملة لمرافق تخزين الهيدروجين المثبتة على المركبات من قبل باحثين من جامعة جنوب الأورال الحكومية. إن تطوير مرافق تخزين الهيدروجين المدمجة سيمكن من الانتقال إلى الاستخدام الفعال للطاقة «الخضراء» في البنية التحتية للمدن «الذكية» الكبرى. تم نشر مقال عن خصائص مادة الكربون أحادية البعد المشبعة بالليثيوم، Carbyne ، في إحدى المجلات الربع الأول، «الطاقة المستدامة والوقود» (أعلى 25٪).
إن المسار الأخضر الذي يتحرك فيه العالم الحديث سيؤدي حتما إلى انخفاض في استخدام الوقود الهيدروكربوني. بالفعل اليوم ، يتلقى المزيد والمزيد من اهتمام الباحثين مصادر الطاقة البديلة ، على سبيل المثال، الشمس أو الرياح.
إحدى المهام التي يحلها العلماء حاليًا هي تخزين ونقل الطاقة التي يتم الحصول عليها من مصادر بديلة. يمكن أن يصبح الهيدروجين مصدر طاقة فعال وصديق للبيئة. لسهولة استخدامه، هناك حاجة إلى مرافق تخزين مدمجة وآمنة يمكن من خلالها نقل المادة. لا تسمح التقنيات الحالية (الإسالة والتخزين تحت الضغط) بإنشاء مرافق تخزين تلبي جميع المتطلبات المطروحة. باحثون من جامعة جنوب الأورال الحكومية أستاذ، دكتوراه في العلوم الفيزيائية والرياضية يبحث فاليري بيسكاتشكا وطالبة الدراسات العليا إيكاترينا أنيكينا (قسم فيزياء أنظمة النانو، معهد العلوم الطبيعية والدقيقة) عن مواد لمرافق تخزين الهيدروجين المختلفة بشكل أساسي - الحالة الصلبة.
وفقًا للباحثين من جامعة جنوب الأورال الحكومية، يمكن أن تصبح المواد النانوية الكربونية أساسًا فعالًا لتخزين الهيدروجين. إنها سهلة التصنيع، وتتميز باستقرار حراري وكيميائي عالٍ ، لكنها في حد ذاتها تربط الهيدروجين بشكل ضعيف. يمكن تحقيق النتائج المرجوة إذا تمت إضافة مراكز امتصاص أكثر نشاطًا إلى سطح مادة الكربون المسامية، على سبيل المثال ، عن طريق خلطها مع الليثيوم. تم بالفعل تصنيع قاعدة الكربون التي تم فحصها، carbyne، لكن مسألة ما إذا كان carbyne المزخرف بالليثيوم له الخصائص اللازمة لإنشاء مرافق تخزين هيدروجين فعالة ظلت مفتوحة. أظهرت عمليات المحاكاة الحاسوبية أن مثل هذه المادة تحمل الهيدروجين جيدًا وقادرة على تجميعه بالكميات المطلوبة.
في الصورة: ذرة الكربون
«تم إجراء البحث باستخدام موارد الكمبيوتر العملاق: المراكز السويدية SNIC و HPC2N ومختبر جامعة جنوب الأورال الحكومية لنمذجة الحواسيب العملاقة. استخدمنا العديد من البرامج ، بما في ذلك NanoView ، التي طورها سيرغي سوزيكين، دكتوراه ، مدرس معهد العلوم الدقيقة والطبيعية. تسمح لك النمذجة الحاسوبية، التي تُستخدم بنشاط في علم المواد الحديثة، باختبار عدد كبير من المواد الممكنة واختيار تلك التي تحتوي على جميع الخصائص الضرورية. هذا يقلل من الموارد (بما في ذلك المؤقتة) التي يمكن إنفاقها على البحث التجريبي عن المواد. إن النتائج التي حصلنا عليها بخصوص الكاربين المشبع بالليثيوم تؤكد جاذبيتها كمواد لتخزين الهيدروجين، مما يعني أنه يجب الحصول على هذا الهيكل تجريبيًا»,- قالت إيكاترينا أنيكينا.
يسمي باحثون من جامعة جنوب الأورال الحكومية العمل المنجز «موصل التجارب». هذا يعني أن عمليات المحاكاة الحاسوبية يمكن أن تشير إلى مواد جديدة بالخصائص المطلوبة والتي تستحق اهتمام العلماء التجريبيين.
«تعتمد المادة على خيوط كاربين - سلاسل كربون ذات مساحة سطح محددة قياسية وقوة عالية، ولكنها قادرة على الاحتفاظ بالهيدروجين فقط في درجات حرارة منخفضة للغاية. من ناحية أخرى، ترتبط ذرات الليثيوم جيدًا بالكاربين وفي نفس الوقت تربط الهيدروجين بقوة كافية بحيث لا يتحلل المركب المتشكل "جزيء كاربين-ليثيوم-هيدروجين" عند درجات حرارة حول درجة حرارة الغرفة، أي عند درجات حرارة التشغيل المقصود لمنشآت التخزين. وبالتالي ، يلعب الليثيوم الموجود على الكاربين دور مادة لاصقة لجزيئات الهيدروجين، والتي لا يمكن للكاربين نفسه الاحتفاظ بها »,- أوضح البروفيسور فاليري بيسكاتشكا.
في معهد العلوم الطبيعية والدقيقة، سيستمرون في دراسة المواد التي لها خصائص مناسبة لإنشاء مرافق تخزين الهيدروجين. الآن هناك عدد من الأعمال جارية، وستنعكس نتائجها في المقالات العلمية في المستقبل.
جامعة جنوب الأورال الحكومية هي جامعة للتحولات الرقمية، حيث يتم إجراء البحوث المبتكرة في معظم المجالات ذات الأولوية لتطوير العلوم والتكنولوجيا. وفقًا لاستراتيجيات التطور العلمي والتكنولوجي في الاتحاد الروسي، تركز الجامعة على تطوير مشاريع علمية كبيرة متعددة التخصصات في مجال الصناعة الرقمية وعلوم المواد والبيئة. في إطار هذه الاتجاهات، تتم دراسة كائنات التعدين والهندسة الميكانيكية والطاقة والإسكان والخدمات المجتمعية والمساحة الآمنة للبنية التحتية الحضرية وراحة الإنسان.
جامعة جنوب الأورال الحكومية هى أحد المشاركين في المشروع 5-100، الذي يهدف إلى زيادة القدرة التنافسية للجامعات الروسية بين المراكز البحثية والتعليمية الرائدة في العالم.
وسائل الإعلام عنا:
- وكالة أنباء نوفوستي: قام العلماء الروس بنمذجة مادة لتخزين الهيدروجين
- وكالة أنباء الربيع الأحمر: صمم علماء الأورال مادة لتخزين الهيدروجين
- موسكو 24: قام العلماء الروس بنمذجة مادة لتخزين الهيدروجين
- رامبلير: قام العلماء الروس بنمذجة مادة لتخزين الهيدروجين
- روسيا اليوم: قام العلماء الروس بنمذجة مادة لتخزين الهيدروجين
- الرابطة الوطنية لخدمة النفط والغاز: صمم العلماء الروس مادة لتخزين الهيدروجين
- Energoinnovatsiya.rf: قام العلماء الروس بنمذجة مادة لتخزين الهيدروجين
- برايم: صمم العلماء الروس مادة واعدة لتخزين الهيدروجين المتنقل
- هاي تيك: قام علماء تشيليابينسك بنمذجة مادة لتخزين الهيدروجين
- Syfeed.com: قام العلماء الروس بنمذجة مادة لتخزين الهيدروجين