أنابيب الكربون النانوية مع الكالسيوم تحتجز الهيدروجين ⚡ экспресс
من الصعب تخزين الهيدروجين بسبب صغر حجم جزيئاته: فهي لا تتفاعل تقريبًا مع المواد في الظروف المطلوبة. سابقًا، عُلقت الآمال على الغرافين مع الكالسيوم، لكن النظام غير مستقر والحسابات غير دقيقة. باستخدام طريقة مونت كارلو الانتشارية (DMC، «المعيار الذهبي» للمحاكاة الكمومية)، دُرس خياران لتثبيت الكالسيوم: على الغرافين المُضاف إليه البورون، وداخل أنابيب الكربون النانوية. تبيّن أن الهيدروجين يُحتجز بطاقة مناسبة للتخزين؛ خاصة في الحالة الثانية، حيث يعمل الكالسيوم كمرساة. توفر هذه الحسابات أساسًا موثوقًا لتصميم خزانات تخزين الهيدروجين.
الهيدروجين هو وقود مثالي: عند استخدامه ينتج فقط ماء، وليس ثاني أكسيد الكربون. المشكلة هي أن الهيدروجين هو أخف غاز، وجزيئاته تتسرب من أي حاوية. حاليًا، يُحفظ الهيدروجين في السيارات في أسطوانات ثقيلة تحت ضغط هائل، مما يلغي مزايا الوزن.
تغلب الباحثون على المشكلة بدون ضغط عالٍ. أخذوا أنابيب الكربون النانوية الكربون — أسطوانات مجوفة بسماكة ذرة واحدة، تشبه شبكة ملفوفة — ووضعوا بداخلها ذرات الكالسيوم. الكالسيوم — ذلك المعدن الذي يتكون منه هيكلنا العظمي — أثبت أنه "لاصق" مثالي: يلتصق به الهيدروجين بالقدر الكافي لئلا يطير، ولكن يمكن فصله بسهولة عند الحاجة.
يعطي هذا المبدأ توجيهات دقيقة للمواد. إذا تمكن المهندسون من إنتاج مثل هذه البنى النانوية، ستصبح سيارات الهيدروجين خفيفة حقًا وذات مدى طويل.
🎯 الهيدروجين هو العنصر الأكثر وفرة في الكون، لكنه نادرًا ما يوجد بشكل نقي على الأرض، ويجب استخراجه من الماء أو الهيدروكربونات.