|
دانشجوي ايراني دانشگاه پليتکنيک رنسلر امريکا، با ابداع روشي جديد براي ذخيرهسازي هيدروژن در دماي اتاق، گامي بلند در مسير كاربرد عملي هيدروژن و پيل سوختي به عنوان سوختي پاک و مقرون به صرفه براي استفاده در سيستمهاي حملونقل برداشت.
ذخيره سازي بيش از دو برابري هيدروژن در دماي اتاق توسط گرافن از نتايج روش ابداعي جواد رفيعي است كه جايزه دانشجويي 30 هزار دلاري Lemelson-MIT را هم به خود اختصاص داده است.
جايزه Lemelson-MIT در قالب برنامهاي با همين عنوان توسط يكي از فعالترين مخترعان آمريکايي - Lemelson - و همسرش در سال 1994 در مؤسسه فنآوري ماساچوست (MIT) با هدف تشويق و ايجاد انگيزه در جوانان براي ارائه راهکارهايي مبتکرانه و برجسته در راستاي حل چالشهاي مهم در پيشروي مردم جهان و ايجاد تغيير و تحولات پايهريزي شد و هر ساله به دانشجويان سال آخر يا فارغالتحصيلي که محصول يا فرآيندي را اصلاح کرده، فنآورياي را به روشي جديد به کار گرفته باشند، سيستمي را مجدداً طراحي کرده باشند يا ابتکار قابلتوجهي را بهروشي جديد به نمايش گذاشته باشند، اهدا ميشود.
جواد رفيعي، دانشجوي دکتري دانشکده مهندسي مکانيک، هوافضا و هستهاي دانشگاه پليتکنيک رنسلر، چهارمين دانشجوي اين دانشگاه است كه موفق به دريافت جايزه Lemelson-MIT شده است.
از آنجا که مسأله ذخيره هيدروژن بهعنوان گلوگاهي مهم در پيشرفت و گسترش فنآوريهاي هيدروژن و پيلسوختي در خودروها، کاميونها و ساير مصارف آن بهشمار ميرود، رفيعي با توليد گرافن با استفاده از ورقي به ضخامت يک اتم متشکل از اتمهاي کربن با آرايش شبيه حصارهاي زنجيرهوار در مقياس نانو توانست روشي جديد، کم هزينه و ساده براي ذخيره هيدروژن ابداع كند.
وي با هدايت استاد راهنمايش، پروفسور نيخيل کوراتکار (N. Koratkar)، تلفيقي از روشهاي آسياب کردن مکانيکي، تصفيه پلاسما و عمليات حرارتي را به کار گرفته تا آرايش اتمي گرافن را به صورتي ترتيب دهد که ظرفيت ذخيره هيدروژن آن به حداکثر برسد.
گرافن با آرايش جديد در دماي اتاق 14 درصد وزني هيدروژن را در خود جاي ميدهد که اين ظرفيت نه تنها از ظرفيت تمام مواد شناخته شدهاي که تاکنون براي ذخيره هيدروژن به کار گرفته شده بسيار بالاتر است بلکه حتي فراتر از هدف وزارت انرژي امريکا مبني بر شناسايي موادي با ظرفيت 9 درصدي ذخيره هيدروژن تا سال 2015 ميباشد.
گرافن رفيعي از سه ويژگي حساس برخوردار است. نخست سطح بالاي آن است، ساختار بينظير گرافن يعني لايهاي به ضخامت يک اتم باعث شده تا هر يک از اتمهاي کربن بتوانند از يک طرف در معرض محيط و از طرف ديگر در معرض گاز هيدروژن قرار گيرند. دوم ويژگي دانسيته كم آن است. گرافن يکي از موادي است که در نوع خود از بالاترين مساحت سطح در واحد جرم برخوردار است که حتي بسيار بالاتر از نانوتيوبهاي کربن و فولرن (توپ کربني) ميباشد.
ويژگي سوم آن، شيمي سطح مطلوب است. بعد از اکسيد کردن پودر گرافيت و آسياب مکانيکي اکسيد گرافيت حاصل، رفيعي گرافن را با شوک حرارتي و به دنبال آن عمليات حرارتي و قرار دادن در معرض پلاسماي آرگون توليد کرد. اين روش آمادهسازي، نقش مهمي در افزايش انرژي پيوند هيدروژن به سطح گرافن در دماي اتاق بازي ميکند چرا که هيدروژن تمايل دارد در اطراف اتمهاي کربن خوشه و نيز لايهاي از اتمهاي خود تشکيل دهد.
رفيعي در سال 2008 بعد از اتمام دوره کارشناسي و کارشناسي ارشد مهندسي مکانيک در دانشگاه تبريز و دوره کارآموزي در City University هنگکنگ به دانشگاه رنسلر وارد شد و به همراه برادرش، محمد به گروه تحقيقاتي مهندسي مکانيک، هوافضا و هستهاي دکتر نيخيل کوراتکار پيوست. |
