طريقة جديدة لتخزين الغاز، بإمكانها تطوير الجيل القادم من مركبات الطاقة الجديدة!

صنَّعَ فريقٌ بحثي تابع لجامعة “نورث ويسترن” موادَّ جديدة، ذاتَ مساحة سطح كبيرة ومسامية عالية، قادرة على تخزين الهيدروجين والميثان لاستخدامهما في مركبات خلايا الوقود، حيث تُعَدُّ هذه الغازات بدائل جيدة للطاقة النظيفة.
ولكَوْنِها تُعَدُّ نوعًا من الهياكل الفلزية العضوية؛ تمتاز هذه المواد بقدرة عالية على تخزين الهيدروجين والميثان تَفوقُ كثيرًا قدرة المواد الممتزة التقليدية، هذا إلى جانب تكلفتها المنخفضة. وصرَّح عمر فرحة رئيسُ هذا الفريق البحثي، أنّ فريقه قد طوَّرَ طريقة جديدة لتخزين كلٍّ من غازَيْ الهيدروجين والميثان، لاستخدامهما في الجيل الثاني من مركبات الطاقة النظيفة؛ وأنهم قد اعتمدوا في ذلك على المبادئ الكيميائية لتصميم مواد مسامية ذات ترتيب ذري دقيق، ومن ثَمَّ تحقيق مسامية فائقة.

الممتزات موادُّ صُلْبة مسامية، تعمل على احتجاز الجزيئات الصلبة أو الغازية على سطحها. إن المسامية الفائقة لهذه المواد تُكسِبها مساحة سطح كبيرة جدًّا، حيث يملك الغرام الواحد منها مساحة سطح هائلة تُقارب 1.3 من مساحة ملعب كرة القدم.
أضاف عمر فرحة قائلًا: «إنّ هذه المواد يمكن أن تكون نقطة انطلاق في صناعة تخزين الغاز بشكل عام، حيث إنّ كثيرًا من الصناعات والتطبيقات تتطلب استخدام غازات مضغوطة كالأوكسجين والهيدروجين والميثان وغيرها».
تُشكَّل الهياكل الفلزية العضوية الفائقة المسامية، باستخدام جزيئات عضوية وأيونات معدنية، تتجمع ذاتيًّا لتشكّل أطرًا مسامية متعددة الأبعاد ذات بنية بلورة شديدة الترتيب.
وقال عمر فرحة: «لتسهيل تصوُّر بنية هذه الهياكل الفلزية العضوية، يمكن تخيُّلها كألعاب التشكيل والبناء التي يستخدمها الأطفال؛ حيث نستطيعُ تمثيلَ الأيونات المعدنية بالعقد المستديرة والمربعة، وتمثيلَ الجزيئات العضوية بالقضبان التي تربط هذه العقد معًا».

تتطلب المركبات التي تستخدم غاز الميثان والهيدروجين تطبيقَ ضغطٍ عالٍ من الغاز لتتمكّن من العمل. إن ضغط خزان الهيدروجين يفوق الضغط الموجود في إطار السيارات 300 مرة. ولَمَّا كانت كثافة الهيدروجين منخفضة؛ فإن تحقيق هذا الضغط سيكون مكلفًا جدًّا، وهو غيرُ آمنٍ بسبب سرعة اشتعال الغاز، ومن ثَمَّ فإن تطوير موادَّ ممتزةٍ جديدةٍ قادرةٍ على تخزين الهيدروجين والميثان بضغطٍ منخفضٍ سيساعدُ العلماءَ والمهندسينَ على تطوير الجيل الثاني من مركبات الطاقة النظيفة.
وأضاف عمر فرحة: «يمكننا تخزين كميات هائلة من الهيدروجين والميثان داخل مسام هذه الهياكل الفلزية العضوية، وتوصيلها إلى محرك السيارة بضغوطٍ أقلَّ كثيرًا من تلك التي نحتاجها في مركبات خلايا الوقود الحالية».

وقد أكّد الباحثون في جامعة “نورث ويسترن” الذين ابتكروا فكرة عمل هذه المواد، أنها ستكون مثيرة للاهتمام بنحوٍ ملحوظ، ليشرع فريقُ عمر فرحة في تصميم هذه المواد ووصفها بنحوٍ دقيق. وقد نُشِر هذا البحث بعنوان: “Balancing volumetric and gravimetric uptake in highly porous materials for clean energy”.

أعدّته: ملك سليمان.
مراجعة: محمد عبدالحميد
دقّقه لغويًّا: حمادة سيد اليزيد.