Νέα μέθοδος ανάλυσης μετάλλων βοηθά στην ανακάλυψη ελαφρύτερων αποθηκευτικών μέσων για το υδρογόνο.
Το υδρογόνο ως καύσιμο έχει εδώ και καιρό συνδυαστεί στο μυαλό του κόσμου, πριν ακόμα ξεκινήσει η ευρεία χρήση του , ως το καθαρότερο καύσιμο, το καύσιμο του μέλλοντος. Και δεν έχουν άδικο. Μέχρι στιγμής είναι η καθαρότερη πηγή ενέργειας που μπορεί να τροφοδοτήσει ρεαλιστικά ένα όχημα ώστε να έχει επιδόσεις ανάλογες των συμβατικών καυσίμων, χωρίς όμως να ρυπαίνει καθόλου το περιβάλλον.
Η καύση του υδρογόνου έχει ως προϊόντα μόνο νερό υπό μορφή υδρατμών. Αντίθετα η βενζίνη παράγει ποσότητες διοξειδίου του άνθρακα οι οποίες είναι πραγματικά μεγάλες, ενός αερίου που είναι από τα χειρότερα αέρια του θερμοκηπίου.
Αξίζει να αναφερθεί κάτι το οποίο ίσως πολλοί δεν γνωρίζουν αλλά αποτελεί μια δυσάρεστη πραγματικότητα. Η καύση της βενζίνης, παράγει περισσότερο διοξείδιο του άνθρακα (σε βάρος) από την βενζίνη που χρησιμοποιήθηκε αρχικά. Ακούγεται παράδοξο, αλλά η αξήγηση είναι αρκετά απλή. Το μόριο της βενζίνης αποτελείται από άτομα άνθρακα και υδρογόνου( C8H18) (μην ανησυχείτε δεν πρόκειται να το γυρίσουμε σε μάθημα χημείας), αλλά το διοξείδιο του άνθρακα (CO2) που παράγεται κατά την καύση αποτελείται από άτομα άνθρακα και οξυγόνου. Τα άτομα άνθρακα στο διοξείδιο προέρχονται από το μόριο της βενζίνης μεν, αλλά τα άτομα του οξυγόνου από τον ατμοσφαιρικό αέρα. Αν προσθέσουμε επιπλέον το γεγονός ότι το άτομο του οξυγόνου έχει μεγαλύτερο μοριακό βάρος από το άτομο του άνθρακα, τότε με απλούς υπολογισμούς (σε ιδανικές καταστάσεις) για κάθε λίτρο βενζίνης που καίμε, παράγουμε περίπου 2,5 κιλά διοξείδιου του άνθρακα. Ή για να το πούμε ακόμα πιο απλά, κάθε φορά που φουλάρουμε το ντεπόζιτο του αυτοκινήτου(ας πούμε με 45 λίτρα) παράγουμε περίπου 112 κιλά διοξειδίου του άνθρακα μέχρι να το αδειάσουμε… Όσον αφορά τους κινητήρες ντίζελ το νούμερο είναι ελαφρώς μεγαλύτερο…
Πίσω στο θέμα μας λοιπόν και να μιλήσουμε για μια ανακάλυψη η οποία μπορεί να μας φέρει ένα βήμα πιο κοντά στην μαζική χρήση του υδρογόνου ως καύσιμο. Όπως πολλοί ίσως γνωρίζετε, το μοναδικό εμπόδιο στην διάδοση του υδρογόνου είναι ότι αποθηκεύεται δύσκολα και είναι εξαιρετικά εύφλεκτο και εκρηκτικό αέριο. Μέχρι στιγμής έχουν γίνει διάφορες προσπάθειες προς την συγκεκριμένη κατεύθυνση.
Η πιο ασφαλής μέθοδος όμως που διαφαίνεται στον ορίζοντα, είναι η απορρόφηση και αποθήκευση του υδρογόνου μέσα σε κράματα μετάλλων. Οι έρευνες όμως προχωρούν αργά μιας και η δοκιμή κάθε μετάλλου χωριστά ή των κραμάτων αυτών ως προς την ικανότητα απορρόφησης υδρογόνου είναι μια διαδικασία χρονοβόρα. Ο Ολλανδός Robin Gremaud εφάρμοσε μια μέθοδο για πρώτη φορά η οποία επιτρέπει στον ερευνητή να δοκιμάσει πλήθος μετάλλων ταυτόχρονα και με απτό τρόπο να γνωρίζει την ικανότητα απορρόφησης υδρογόνου για κάθε μέταλλο χωριστά.
Η μέθοδος βασίζεται σε ένα φαινόμενο, τη λεγόμενη “υδρογονογραφία” (hydrogenography), η οποία ανακαλύφθηκε από το πανεπιστήμιο του Άμστερνταμ πριν περίπου 10 χρόνια. Η υδρογονογραφία ονομάζεται έτσι διότι διάφορα υλικά ανάλογα με τον βαθμό απορρόφησης του υδρογόνου χάνουν την ανακλαστική τους ικανότητα (θαμπώνουν) .
Ο ερευνητής χρησιμοποίησε αυτή την αρχή για να δημιουργήσει μια μέθοδο όπου εξέθετε ταυτόχρονα πολλαπλά δείγματα από το κράμα μαγνησίου, τιτανίου και νικελίου, σε διαφορετικές αναλογίες. Ο σκοπός ήταν να ανακαλύψει την ιδανική αναλογία των τριών αυτών μετάλλων η οποία μπορεί να απορροφήσει την μεγαλύτερη δυνατή ποσότητα υδρογόνου.
Με τον τρόπο αυτό κατάφερε να ανακαλύψει ότι χρησιμοποιώντας μια συγκεκριμένη αναλογία των μετάλλων αυτών μπορεί να δημιουργηθεί ένα κράμα που θα μπορούσε να αποθηκεύσει υδρογόνο ικανοποιητικά. Συγκεκριμένα, για την αυτονομία ενός αυτοκινήτου για 400 χιλιόμετρα, θα χρειαζόταν ένα “ντεπόζιτο” από το συγκεκριμένο κράμα το οποίο θα ζύγιζε περίπου 200 κιλά. Μπορεί το νούμερο να φαίνεται μεγάλο, αλλά αρκεί να φανταστείτε ότι για να καλύψει ένα ηλεκτροκίνητο αυτοκίνητο την ίδια απόσταση με μία μόνο φόρτιση θα χρειαζόταν μια μπαταρία βάρους περίπου 320 κιλών. Άρα με λιγότερο βάρος έχουμε πάλι κίνηση με καθαρό καύσιμο, και μάλιστα καθαρότερο της μπαταρίας, μιας και για να τη φορτίσουμε, (αν δεν χρησιμοποιήσουμε κάποιο φωτοβολταϊκό ή ανάλογο καθαρό σύστημα) το ρεύμα που χρειάζεται, θα το πάρουμε από το δίκτυο όπου για να παραχθεί εκλύεται και πάλι CO2.
Σίγουρα ένα αποθηκευτικό μέσο με βάρος 200 κιλών δεν πρόκειται για την καλύτερη δυνατή λύση, αλλά η μέθοδος που ανακαλύφθηκε, αλλά και το νέο αυτό κράμα μετάλλων θα δώσουν μια εξαιρετική ώθηση στην έρευνα για το ιδανικό αποθηκευτικό μέσο του καυσίμου του μέλλοντος.
Το υδρογόνο ως καύσιμο έχει εδώ και καιρό συνδυαστεί στο μυαλό του κόσμου, πριν ακόμα ξεκινήσει η ευρεία χρήση του , ως το καθαρότερο καύσιμο, το καύσιμο του μέλλοντος. Και δεν έχουν άδικο. Μέχρι στιγμής είναι η καθαρότερη πηγή ενέργειας που μπορεί να τροφοδοτήσει ρεαλιστικά ένα όχημα ώστε να έχει επιδόσεις ανάλογες των συμβατικών καυσίμων, χωρίς όμως να ρυπαίνει καθόλου το περιβάλλον.
Η καύση του υδρογόνου έχει ως προϊόντα μόνο νερό υπό μορφή υδρατμών. Αντίθετα η βενζίνη παράγει ποσότητες διοξειδίου του άνθρακα οι οποίες είναι πραγματικά μεγάλες, ενός αερίου που είναι από τα χειρότερα αέρια του θερμοκηπίου.
Αξίζει να αναφερθεί κάτι το οποίο ίσως πολλοί δεν γνωρίζουν αλλά αποτελεί μια δυσάρεστη πραγματικότητα. Η καύση της βενζίνης, παράγει περισσότερο διοξείδιο του άνθρακα (σε βάρος) από την βενζίνη που χρησιμοποιήθηκε αρχικά. Ακούγεται παράδοξο, αλλά η αξήγηση είναι αρκετά απλή. Το μόριο της βενζίνης αποτελείται από άτομα άνθρακα και υδρογόνου( C8H18) (μην ανησυχείτε δεν πρόκειται να το γυρίσουμε σε μάθημα χημείας), αλλά το διοξείδιο του άνθρακα (CO2) που παράγεται κατά την καύση αποτελείται από άτομα άνθρακα και οξυγόνου. Τα άτομα άνθρακα στο διοξείδιο προέρχονται από το μόριο της βενζίνης μεν, αλλά τα άτομα του οξυγόνου από τον ατμοσφαιρικό αέρα. Αν προσθέσουμε επιπλέον το γεγονός ότι το άτομο του οξυγόνου έχει μεγαλύτερο μοριακό βάρος από το άτομο του άνθρακα, τότε με απλούς υπολογισμούς (σε ιδανικές καταστάσεις) για κάθε λίτρο βενζίνης που καίμε, παράγουμε περίπου 2,5 κιλά διοξείδιου του άνθρακα. Ή για να το πούμε ακόμα πιο απλά, κάθε φορά που φουλάρουμε το ντεπόζιτο του αυτοκινήτου(ας πούμε με 45 λίτρα) παράγουμε περίπου 112 κιλά διοξειδίου του άνθρακα μέχρι να το αδειάσουμε… Όσον αφορά τους κινητήρες ντίζελ το νούμερο είναι ελαφρώς μεγαλύτερο…
Πίσω στο θέμα μας λοιπόν και να μιλήσουμε για μια ανακάλυψη η οποία μπορεί να μας φέρει ένα βήμα πιο κοντά στην μαζική χρήση του υδρογόνου ως καύσιμο. Όπως πολλοί ίσως γνωρίζετε, το μοναδικό εμπόδιο στην διάδοση του υδρογόνου είναι ότι αποθηκεύεται δύσκολα και είναι εξαιρετικά εύφλεκτο και εκρηκτικό αέριο. Μέχρι στιγμής έχουν γίνει διάφορες προσπάθειες προς την συγκεκριμένη κατεύθυνση.
Η πιο ασφαλής μέθοδος όμως που διαφαίνεται στον ορίζοντα, είναι η απορρόφηση και αποθήκευση του υδρογόνου μέσα σε κράματα μετάλλων. Οι έρευνες όμως προχωρούν αργά μιας και η δοκιμή κάθε μετάλλου χωριστά ή των κραμάτων αυτών ως προς την ικανότητα απορρόφησης υδρογόνου είναι μια διαδικασία χρονοβόρα. Ο Ολλανδός Robin Gremaud εφάρμοσε μια μέθοδο για πρώτη φορά η οποία επιτρέπει στον ερευνητή να δοκιμάσει πλήθος μετάλλων ταυτόχρονα και με απτό τρόπο να γνωρίζει την ικανότητα απορρόφησης υδρογόνου για κάθε μέταλλο χωριστά.
Η μέθοδος βασίζεται σε ένα φαινόμενο, τη λεγόμενη “υδρογονογραφία” (hydrogenography), η οποία ανακαλύφθηκε από το πανεπιστήμιο του Άμστερνταμ πριν περίπου 10 χρόνια. Η υδρογονογραφία ονομάζεται έτσι διότι διάφορα υλικά ανάλογα με τον βαθμό απορρόφησης του υδρογόνου χάνουν την ανακλαστική τους ικανότητα (θαμπώνουν) .
Ο ερευνητής χρησιμοποίησε αυτή την αρχή για να δημιουργήσει μια μέθοδο όπου εξέθετε ταυτόχρονα πολλαπλά δείγματα από το κράμα μαγνησίου, τιτανίου και νικελίου, σε διαφορετικές αναλογίες. Ο σκοπός ήταν να ανακαλύψει την ιδανική αναλογία των τριών αυτών μετάλλων η οποία μπορεί να απορροφήσει την μεγαλύτερη δυνατή ποσότητα υδρογόνου.
Με τον τρόπο αυτό κατάφερε να ανακαλύψει ότι χρησιμοποιώντας μια συγκεκριμένη αναλογία των μετάλλων αυτών μπορεί να δημιουργηθεί ένα κράμα που θα μπορούσε να αποθηκεύσει υδρογόνο ικανοποιητικά. Συγκεκριμένα, για την αυτονομία ενός αυτοκινήτου για 400 χιλιόμετρα, θα χρειαζόταν ένα “ντεπόζιτο” από το συγκεκριμένο κράμα το οποίο θα ζύγιζε περίπου 200 κιλά. Μπορεί το νούμερο να φαίνεται μεγάλο, αλλά αρκεί να φανταστείτε ότι για να καλύψει ένα ηλεκτροκίνητο αυτοκίνητο την ίδια απόσταση με μία μόνο φόρτιση θα χρειαζόταν μια μπαταρία βάρους περίπου 320 κιλών. Άρα με λιγότερο βάρος έχουμε πάλι κίνηση με καθαρό καύσιμο, και μάλιστα καθαρότερο της μπαταρίας, μιας και για να τη φορτίσουμε, (αν δεν χρησιμοποιήσουμε κάποιο φωτοβολταϊκό ή ανάλογο καθαρό σύστημα) το ρεύμα που χρειάζεται, θα το πάρουμε από το δίκτυο όπου για να παραχθεί εκλύεται και πάλι CO2.
Σίγουρα ένα αποθηκευτικό μέσο με βάρος 200 κιλών δεν πρόκειται για την καλύτερη δυνατή λύση, αλλά η μέθοδος που ανακαλύφθηκε, αλλά και το νέο αυτό κράμα μετάλλων θα δώσουν μια εξαιρετική ώθηση στην έρευνα για το ιδανικό αποθηκευτικό μέσο του καυσίμου του μέλλοντος.
