دکتر مهدی عبدالملکی

نیاز بشر به منابع انرژی تجدید پذیر و سازگار با محیط زیست در قرن حاضربه شدت محسوس است. هیدروژن به عنوان سومین عنصر فراوان بر روی زمین منبع انرژی نا محدود و قابل اطمینانی است. با توجه به سازگاری بالای هیدروژن با محیط زیست و تجدید پذیر بودن در حال حاضر به عنوان بهترین کاندیدا برای جایگزینی سوخت های فسیلی مورد توجه دانشمندان و صنایع مرتبط با تولید انرژی می باشد. بنابر این هرگونه تلاشی برای عملی ساختن تولید، ذخیره سازی و حمل و نقل هیدروژن مورد می باشد. درحال حاضر مانع اصلی در مسیر عملی شدن جایگذینی هیدروژن به عنوان سوخت سالم چالش ذخیره سازی هیدروژن می باشد. هم اکنون جذب فیزیکی بر روی نانو ساختار ها عملی ترین راه ممکن برای ذخیره سازی هیدروژن تحت فشار و دمای محیط به نظر می رسد. در سالهای اخیر مطالعات تئوری و تجربی گسترده ای در مورد جذب سطحی هیدروژن بر روی ساختار های نانو مانند نانولوله های کربنی، گرافن، فلورن و . . . صورت گرفته است. نتایج مطالعات نشان می دهد باتوجه به ماهیت پدیده جذب فیزیکی اغلب این نانو ساختار ها در حالت خالص ثابت اتصال ضعیفی با هیدروژن دارند و فقط در دما های بسیار پایین قادر به ذخیره هیدروژن می باشند. بنابر این دانشمندان برای افزایش اتصال هیدروژن از روش هایی مانند داپه کردن و یا دکوره سازی اتم های غیر کربنی (فلزات قلیایی، قلیایی خاکی و فلزات واسطه) و یا استفاده از نانوساختارهای فلزی-معدنی را مورد مطالعه قرار می دهند. نانو ساختار های سیلیکون کربید (SiC) با حفظ تمام ویژگی های مثبت ساختارهای کربنی پایداری شیمیایی و حرارتی بیشتر نسبت به آنها دارد. با توجه به قطبیت بیشتر پیوند Si-C نسبت به پیوند C-C قابلیت هدایت الکتریکی بهتر و همچنین پتانسیل بیشتری برای جذب هیدروژن دارد. مطالعاتی که بر روی هتروفلورن سیکون کربید شده است نشان می دهد این ساختار 2 برابر بیشتر از فلورن (C60) قابلیت ذخیره هیدروژن دارد. اما تاکنون مطالعه ای در باره پایداری هتروفلورن سیلیکون کربید داپه شده با فلزات واسطه مانند Ni انجام نشده است. انتظار میرود این ساختار ظرفیت های جدید از ذخیره سازی هیدروژن بر روی نانو مواد را آشکار سازد. در این طرح پایداری جذب هیدروژن با استفاده از روش نظریه تابعیت چگالی مورد بررسی قرار گرفته است