ذخیره‌سازی هیدروژن روی گرافن تقویت شده با منیزیم

پیل‌های سوختی قدمت طولانی در صنعت خودروسازی دارند و همیشه به‌عنوان رقیبی برای باتری‌ها شناخته شده‌اند. زمانی که صحبت از سوخت هیدروژنی است، موضوع ذخیره‌سازی انرژی اهمیت بالایی پیدا می‌کند.
هیدروژن ماده‌ای فراوان در طبیعت است که می‌تواند برای تولید انرژی مورد استفاده قرار گیرد. محققان آزمایشگاه ملی لورنس برکلی موفق به برداشتن گام‌هایی در مسیر تولید پیل‌های ایمن و ارزان برداشتند.
البته در گزارش سالانه این آزمایشگاه طیف وسیعی از دستاوردها در حوزه پیل‌های سوختی ارائه شده‌است که از تانک ذخیره‌سازی هیدروژن تا ذخیره‌سازی حالت جامد در میان این دستاوردها دیده می‌شود.
یک مشکل بزرگ هنوز در این حوزه وجود دارد: هیدروژن دارای بالاترین انرژی در واحد جرم میان تمام سوخت‌ها است. با این حال دانسیته دمای محیط پایین هیدروژن موجب شده تا انرژی در واحد حجم این ماده پایین باشد. بنابراین باید روش‌های جدیدی برای ذخیره‌سازی ارائه کرد تا دانسیته انرژی هیدروژن افزایش یابد.
وزارت انرژی آمریکا قصد دارد تا سال ۲۰۲۰ توسعه سیستم‌های ذخیره‌سازی هیدروژن را به نقطه‌ای برساند که رقیبی برای باتری‌ها باشد.
در این پروژه محققان از فیلترهای گرافنی حاوی نانوبلور منیزیم استفاده کردند. وجود این نانوبلورها در این ساختار نقش اسفنج برای جذب هیدروژن دارد که هم موجب ایمنی بیشتر و هم افزایش عملکرد تانک می‌شود.
گرافن نیز نقش لایه محافظ دارد تا نانوبلورهای منیزیم را از گزند اکسیژن و رطوبت مصون دارد و وجود حفره‌های بسیار کوچک در سطح گرافن به مولکول‌های هیدروژن اجازه عبور می‌دهد. این سیستم می‌تواند مشکل زوال ساختاری هیبریدهای فلزی را در مخازن هیدروژن رفع کند.
معمولا در گرافن، نقص‌های ساختاری وجود دارد اما این نقص‌ها مشکلی در کار ذخیره‌سازی و فیلتر کردن ایجاد نمی‌کند چرا که مولکول‌های آب، اکسیژن و آلودگی به قدری بزرگ هستند که از این نقص‌ها عبور نمی‌کنند.
یکی از مزیت‌های این فیلتر گرافنی این است که مساحت سطحی بالایی داشته و در نتیجه کارایی فرآیند ذخیره‌سازی را افزایش می‌دهد.