محققان ژاپنی راهی ساده و مقرون به صرفه برای ذخیره آمونیاک که یک ماده شیمیایی مهم در طیف وسیعی از صنایع است یافته اند که می تواند به ایجاد یک اقتصاد مبتنی بر هیدروژن کمک کند.
به گزارش تکناک، آمونیاک (NH3) یک ترکیب شیمیایی است که به طور گسترده در صنایع مختلف، از جمله نساجی و داروسازی، استفاده میشود و نقش مهمی در تولید کودها ایفا میکند. برای استفاده رایج، آمونیاک به صورت مایع در دمای ۳۳- درجه سانتیگراد در ظروف مقاوم در برابر فشار ذخیره میشود.
روش های جایگزین برای ذخیره آمونیاک در ترکیبات متخلخل بررسی شده است. فرآیند ذخیرهسازی و بازیابی میتواند در دمای اتاق انجام شود، اما ظرفیت ذخیرهسازی این ترکیبات محدود است.
یک تیم تحقیقاتی به رهبری ماسوکی کاواموتو در RIKEN CEMS اکنون دریافته اند که پروسکایت ها، که به عنوان ساختارهای کریستالی مرتبط با بهبود راندمان تبدیل انرژی پانل های خورشیدی به کار میروند، همچنین می توانند به عنوان یک محیط عالی برای ذخیره و بازیابی آمونیاک عمل کنند.
پروسکایت ها به عنوان یک حامل آمونیاک
تیم کاواموتو دریافت که پروسکایت اتیل آمونیوم یدید سرب (EAPbI3) با آمونیاک در دمای اتاق و فشار واکنش می دهد تا هیدروکسید یدید سرب یا Pb(OH)I تولید کند. یدید سرب اتیل آمونیوم دارای ساختار ستونی یک بعدی است اما پس از واکنش با آمونیاک، ساختار لایه ای دو بعدی را تشکیل می دهد.
آمونیاک یک گاز بسیار خورنده است، اما واکنش شیمیایی با پروسکایت امکان ذخیره سازی ایمن آن را فراهم می کند که به تجهیزات خاصی نیز برای ذخیره نیاز ندارد. فرآیند بازیابی نیز بسیار ساده است. یدید سرب اتیل آمونیوم را در خلاء می توان تا 50 درجه سانتیگراد حرارت داد تا گاز آمونیاک آزاد شود.
در مقایسه، آمونیاک ذخیره شده در ترکیبات متخلخل، به دمایی در حدود 150 درجه سانتیگراد برای بازیابی نیاز دارد.
حرکت به سمت اقتصاد هیدروژنی
کشف نقش پروسکایت بسیار مهم است زیرا راهی برای ذخیره هیدروژن نیز ارائه می دهد. هر مولکول آمونیاک دارای سه اتم هیدروژن است که 20 درصد وزن مولکول را در خود جای داده است.
هیدروژن به خودی خود بسیار قابل احتراق است، اما آمونیاک به راحتی احتراق نمیشود، و آن را به محیط خوبی برای ذخیره آن تا زمان نیاز تبدیل میکند.
واکنش پروسکایت-آمونیاک کاملاً برگشت پذیر است و پس از تکمیل بازیابی می توان از پروسکایت برای ذخیره آمونیاک دوباره استفاده کرد. جالب اینجاست که پروسکایت همچنین با ذخیره آمونیاک به رنگ سفید تغییر می کند و پس از بازیابی آمونیاک به رنگ زرد اولیه خود باز می گردد. دانشمندان می توانند از این ویژگی برای ساخت حسگرهای رنگی برای تعیین میزان آمونیاک ذخیره شده در پروسکایت استفاده کنند.
اگر نتوانیم جایگزینهایی برای استفاده از سوختهای فسیل در وظایفی مانند حمل و نقل بلندمدت و حملونقل سنگین پیدا کنیم، تلاشهای ما برای کاهش استفاده از این سوختها احتمالاً بیثمر خواهد بود. چگالی توانایی هیدروژن تقریباً سه برابر بنزین یا گازوئیل است، اما خطرات احتراق آن با خود دارد.
یافتن یک روش ساده و کم هزینه که به ما اجازه میدهد هیدروژن را در مکان مورد نیاز تولید کنیم و تنها به مقدار مورد نیاز مصرف کنیم، یک راه سریعتر برای پیشرفت به سوی اقتصادی مبتنی بر هیدروژن در آینده نزدیک خواهد بود.
