بحث جديد يطلق العنان لإمكانات الهيدروجين كوقود
|
| مفهوم لوجستيات الهيدروجين. |
على المدى القصير ، يمكن أن يساعد أيضًا في تقليل فواتير الطاقة لمصافي النفط.
وجد باحثون في جامعة ديكين في أستراليا أن نيتريد البورون ، وهو مادة كيميائية منزلية تستخدم بشكل شائع في الدهانات ومستحضرات التجميل وكذلك أسمنت الأسنان ، يمكن أن يطلق العنان لإمكانات الهيدروجين كوقود .
مع أزمة الطاقة التي تلوح في الأفق وخطر تغير المناخ الناجم عن استخدام الوقود الأحفوري ، لم تكن الحاجة إلى أنواع الوقود البديلة أقوى من أي وقت مضى. يعمل العلماء في جميع أنحاء العالم على تطوير استخدام الهيدروجين كمصدر بديل للطاقة. ومع ذلك ، لا يزال تخزين ونقل الوقود مرهقًا ومحفوفًا بالمخاطر.
وجد فريق بحثي في جامعة ديكين أن الحل لهذه المشكلة هو مادة كيميائية متواضعة تسمى نيتريد البورون ، وكان الاكتشاف مفاجئًا للغاية لدرجة أن الباحثين أنفسهم كرروا التجارب 20-30 مرة لتأكيد نتائجهم والبدء في الإيمان بقدرة المادة الكيميائية.
كيف يكون نيتريد البورون مفيدا؟
كما يوحي الاسم ، فإن المادة الكيميائية هي نتيجة تفاعل كيميائي بين البورون والنيتروجين ، مما ينتج عنه مركب مقاوم كيميائيًا وحراريًا. بسبب هذه الخصائص ، وجدت المادة الكيميائية تطبيقات في صب المعادن ، ولكن الأقرب إلى المنزل تستخدم أيضًا كمواد تشحيم في الدهانات ومستحضرات التجميل.
في شكل مسحوق ، يعمل نيتريد البورون كممتص ويعمل بشكل جيد إلى حد ما نظرًا لأنه يتمتع بقدرة امتصاص عالية حتى بالنسبة إلى مساحة صغيرة. استغل الباحثون قدرتها على الامتصاص لفصل الغازات في مطحنة كروية. طاحونة من نوع ما ، مطحنة الكرة تتكون من كرات من الصلب غير القابل للصدأ توضع داخل غرفة بها خليط من الغازات التي يجب فصلها.
ثم يتم تصنيع الحجرة لتدور بسرعات عالية ، حيث يؤدي التفاعل الكيميائي الميكانيكي بين جدران حجرة المطحنة الكروية وكرات الفولاذ المقاوم للصدأ ومسحوق نيتريد البورون بداخلها إلى امتصاص الغاز بواسطة المسحوق.
ينص البيان الصحفي على أنه من بين خليط الغازات ، يتم امتصاص نوع واحد فقط من الغاز بواسطة المسحوق ، والذي يمكن بعد ذلك إزالته من الطاحونة ونقله في درجة حرارة الغرفة. فيما يتعلق بالهيدروجين ، فهذه طريقة بسيطة إلى حد ما لنقل الوقود ضد حاويات الضغط العالي أو التبريد الفائق المستخدم حاليًا. لإطلاق الغاز ، يحتاج المرء إلى تدفئة المسحوق تحت فراغ. بمجرد استخراج الغاز ، يمكن إعادة استخدام المسحوق مرة أخرى.
جعل مصافي النفط أكثر اخضرارًا
لا يقتصر الأمر على أنواع الوقود المستقبلية التي يمكن أن تساعد هذه التكنولوجيا في توفيرها. حاليًا ، تستخدم مصافي النفط عملية تسمى "التقطير المبرد" لفصل مكونات النفط الخام مثل البنزين وغاز الطهي. هذه عملية كثيفة الاستهلاك للطاقة تمثل حوالي 15 في المائة من الطلب العالمي على الطاقة.
الباحثون واثقون من أن فصل الغاز القائم على المسحوق فعال حتى بالنسبة لمكونات النفط الخام. في ظل ظروف الاختبار ، تطلب إعدادها 76.8 كيلوجول / ثانية من الطاقة لفصل وتخزين 1000 لتر من الغازات. يزعم البيان الصحفي أن هذا يمثل انخفاضًا بنسبة 90 بالمائة في كمية الطاقة التي يتم إنفاقها حاليًا على "التقطير المبرد".
حتى الآن ، حاول فريق البحث فقط استخدام طريقته لفصل بضعة لترات من الغازات في المرة الواحدة. إنهم يخططون الآن لاختبار التكنولوجيا على نطاق واسع.
تم نشر نتائج بحثهم في مجلة المواد اليوم .
الخلاصة: تنتج مخاليط
الهيدروكربون الخفيف أوليفين وغاز البارافين أثناء معالجة الغاز الطبيعي أو البتروكيماويات . تفصل صناعة البتروكيماويات مخاليط الغاز الهيدروكربوني باستخدام عملية التقطير المبردة كثيفة الطاقة ، والتي تمثل 15٪ من الاستهلاك العالمي للطاقة [1] . هناك حاجة إلى تطوير عملية فصل جديدة موفرة للطاقة لتقليل استهلاك الطاقة. في هذا البحث ، قمنا بتطوير عملية فصل ميكانيكي كيميائي أخضر ومنخفض الطاقة حيث يتم طحن مساحيق نيتريد البورون (BN) في درجة حرارة الغرفة في جو ألكين . أو غاز خليط الأوليفين والبارافين. يمتص BN بشكل انتقائي كمية أكبر بكثير من غاز الألكين والأوليفين على غازات البارافين ، وبالتالي يتم تنقية غاز البارافين بعد عملية طحن الكرة . يمكن استرداد غاز الأوليفين الممتص من BN عبر عملية تسخين بدرجة حرارة منخفضة. تنتج العملية الكيميائية الميكانيكية قدرات امتصاص عالية للغاية لغازات الألكين والأولفين في BN (708 سم 3 / جم للأسيتيلين (C 2 H 2 ) و 1048 سم 3 / جم للإيثيلين (C 2 H 4 )) على التوالي. على حد علمنا ، بمساعدة طحن الكرة ، صفائح نانوية BN حققت أعلى قدرات امتصاص لغازات الألكين / الأوليفين ، والتي تفوقت على جميع المواد الأخرى التي تم الإبلاغ عنها حتى الآن. يكشف التحليل الكيميائي أن كميات كبيرة من غازات الأوليفين تم امتصاصها كيميائيًا شبه كيميائي على ألواح نانوية BN المشكلة في الموقع عبر تكوين رابطة C-N ، في حين تم امتصاص كمية صغيرة من غازات البارافين فعليًا على جسيمات BN النانوية . تتمتع هذه العملية الكيميائية الميكانيكية القابلة للتطوير بإمكانيات كبيرة كطريقة فصل صناعي ويمكن أن تحقق توفيرًا كبيرًا في الطاقة.
تعليقات
إرسال تعليق