تكنولوجياكيمياء

نانو الألومينوم يوفر خلايا وقود على الطلب – فقط أضف الماء – Nano aluminium offers fuel cells on demand – just add water

بقلم: ديفيد هامبلينغ

ترجمة: مي منصور بورسلي

قد يكون الاكتشاف العرضي لسبائك الألومينوم الجديدة -التي تتفاعل مع الماء بطريقة غيرعادية للغاية- الخطوة الأولى لإحياء اقتصاد الهيدروجين المُتعثّر. كما يمكن أن يوفر مصدرَ هيدروجين مناسبا ومحمولا لخلايا الوقود وغيرها من التطبيقات، ومن المحتمل أن يحوّل سوق الطاقة ويوفر بديلا للبطاريات والوقود السائل.

يقول أنتوني كوسيرناك Anthony Kucernak، الذي يدرس خلايا الوقود في كلية إمبريال كوليدج لندن Imperial College London: «إن الجانب المهم من هذا المقاربة هو أنها تتيح لك إنشاء أنظمة مضغوطة جدا. وسيكون ذلك مفيدا جدا للأنظمة التي تحتاج إلى أن تكون خفيفة جدا أو تعمل لفترات طويلة على الهيدروجين، إذ يُحضر استخدام الهيدروجين المخزّن في أسطوانة.»

وجاء هذا الاكتشاف في يناير، عندما عمل الباحثون في مختبر أبحاث الجيش الأمريكي في أبردين بروفينج غراوند US Army Research Laboratory at Aberdeen Proving Ground بماريلاند، على سبائك جديدة عالية القوة، عندما سكبوا الماء على السبائك أثناء اختبار روتيني، حينها بدأت الفقاقيع بالظهورعلى سطحها بينما كانت تُطلق الهيدروجين، كما يقول الفيزيائي أنيت غيري Anit Giri.

فلا يحدث هذا عادة للألمنيوم. فعند تعرضه للماء فإنه يتأكسد بسرعة، ويشكّل حاجزا واقيا يضع حدا لأي تفاعل آخر.

ولكن هذه السبائك استمرت بالتفاعل. وقد عثر الفريق بذلك على حل لمشكلة قديمة منذ عقود من الزمن. وقد وُصف الهيدروجين منذ فترة طويلة بأنه وقود نظيف وبيئي، ولكنه صعب التخزين والنقل بسبب حجمه.

يقول غيري: «لطالما كانت مشكلة الهيدروجين النقل والضغط.»

تفاعل بطيء Slow reaction

إذا كان يمكن جعل الألمنيوم يتفاعل بفعالية مع الماء، فسيعني ذلك أنّ الهيدروجين على الطلب. وذلك لأنّه يسهل حمل الألمونيوم والماء على عكس الهيدروجين- وكليهما مستقر. ولكن المحاولات السابقة لدفع التفاعل كانت تتطلب درجات حرارة عالية أو محفزات، كما أنها كانت بطيئة: استغرق الحصول على الهيدروجين ساعات وكان فعالا بنسبة نحو 50%.

أما السبائك الجديدة -التي يعمل الفريق حاليا على تسجيل براءة اختراعها- فهي مصنوعة من مسحوق كثيف من حبيبات بحجم الميكرون من الألومينوم، ومعدن آخر  أو أكثر، مرتبة في بنية نانوية معينة. إضافة الماء إلى المزيج يُنتج أكسيد أو هيدروكسيد الألومينوم والكثير من الهيدروجين. ويقول قائد الفريق سكوت غريندال Scott Grendahl: “إن كفاءة انتاجنا تبلغ 100% تقريبا في أقل من 3 دقائق. وإضافة إلي ذلك، فإن المواد الجديدة تقدم على الأقل ضعف حجم الطاقة مقارنة ببطاريات الليثيوم من الوزن نفسه. وعلى العكس من تلك البطاريات، فإنه يمكنها أن تبقى مستقرة وجاهزة للاستخدام إلى أجل غير مسمى.

لقد استخدم فريق الجيش هذه المادة لتشغيل دبابة ذات خزان صغير يُتحكم فيها بالراديو. ولا يتوقع غريندال أي مشكلة عملية تمنع زيادة الإنتاج إلى مئات الأطنان، كما يمكن أن تكون مصنوعة من الألومينوم الخردة، وهو رخيص نسبيا. ويمكن للمادة الجديدة أن تُشغّل كل شيء من أجهزة الحاسوب المحمولة إلى الحافلات والسيارات.

ويقول روبرت شتاينبرغر- ويلكنز Robert Steinberger-Wilckens الذي يدير برنامج خلايا الوقود في جامعة برمنغهام University of Birmingham بالمملكة المتحدة: «من حيث المبدأ، يجب أن تعمل هذه الطريقة.»

ولكنه يحذر من أنّ هناك حاجة إلى تكرار التجربة لإظهار أن التفاعل يعمل بالطريقة التي ينبغي له أن يعمل بها. فكما يقول: «هناك الكثير من الأشياء التي تعمل في المختبر ولكن ليس في الميدان.»

وإذا لم تنجح، فيمكن أن يُستخدم المسحوق كمادة خام للطباعة ثلاثية الأبعاد 3D. وقد طرح الباحثون مقترحات – يجري النظر فيها الآن من قبل الجيش – للروبوتات الجوية أو الأرضية الصغيرة التي تستخدم هيكلها الخاص كوقود. وستكون هذه الآلات ذاتية التعبئة مفيدة لبعثات جمع المعلومات الاستخباراتية ذات الاتجاه الواحد، التي تحرق نفسها في النهاية لكي لاتترك أي أثر.

New Scientist @

https://www.newscientist.com/article/2142693-nano-aluminium-offers-fuel-cells-on-demand-just-add-water/

@ حقوق الترجمة العربية محفوظة لمؤسسة الكويت للتقدم العلمي

اظهر المزيد

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى
إغلاق