يُعد الهيدروجين حاليا بديلا واعدا للوقود التقليدي نظرا لكثافته الطاقية العالية، وتوافره الواسع، وانعدام الانبعاثات الضارة أثناء استخدامه واستخراجه وإنتاجه، ويمكن استخدام الهيدروجين في حالات غازية، وسائلة، وارتباط كيميائي، وتُعتبر طريقة التخزين الأخيرة حاليا الأكثر كفاءة، حسب ماورد في بوابة روسيا العلمية "ساينتيفيك.روسيا".
يوضح فيكتور كودياروف، الأستاذ المساعد في كلية العلوم والهندسة: "إحدى طرق تخزين الهيدروجين في حالة "ارتباط كيميائي" هي استخدام هيدريدات المعادن، ويُعد هيدريد المغنيسيوم من أكثر المركبات دراسة. توجد هذه المادة بكثرة في الطبيعة، وتتميز بمحتوى هيدروجين يبلغ 7% من وزنها، ومن أهم خصائص هيدريد المغنيسيوم استقراره العالي، ولكن يتطلب إطلاق الهيدروجين تسخينه إلى 400 درجة مئوية. لذلك، ثمة حاجة للبحث عن مواد بديلة قادرة على إطلاق الهيدروجين عند درجات حرارة أقل".
وقد قام علماء من جامعة تومسك التقنية بتصنيع مركب قائم على هيدريد المغنيسيوم مع مسحوق نانوي من النيكل والكروم، تم الحصول عليه عن طريق تفجير موصلات كهربائية. خُلطت المكونات في مطحنة كروية خاصة، وقد مكّنت الحركة الميكانيكية من تكوين بنية ذات غلاف ونواة، حيث يُغطي المحفز سطح المغنيسيوم بشكل متجانس.
ويوضح ليونيد سفياتكين، الأستاذ المشارك في كلية العلوم والهندسة: "على سطح هيدريد المغنيسيوم، تُشكل ذرات النيكل والكروم روابط تساهمية مع الهيدروجين. ويؤدي ذلك إلى إعادة توزيع الشحنة الإلكترونية بين ذرات الهيدروجين ومضافات المحفز، ما يُضعف الرابطة الأيونية بين الهيدروجين والمغنيسيوم، ويُقلل طاقة ارتباط الهيدروجين بالسطح بنسبة 60% في المتوسط".
ويضيف: "وبفضل التوزيع المتجانس للمضافات على سطح المركب، يتطلب الهيدروجين طاقة أقل بكثير للتحرر مقارنة بهيدريد المغنيسيوم النقي". ويشير العلماء أيضا إلى أن الابتكار العلمي الرئيسي للدراسة يكمن في أن تحليل طبيعة الرابطة الكيميائية بين ذرات المواد وديناميكيتها يُتيح تصنيع مواد ذات خصائص مُحددة مسبقا.
يقول فيكتور كودياروف: "على سبيل المثال، ينطلق الغاز من المركب المُصنع عند درجة حرارة 86 درجة مئوية، وهذا يسمح باستخدام الماء الساخن المتوفر في المنشآت الصناعية الكبيرة كمبرد".
تجدر الإشارة إلى أن نظام تخزين الهيدروجين باستخدام مسحوق النيكل والكروم النانوي قد صُمم باستخدام مواد خام محلية الصنع. يُقلل هذا الحل من تكلفته بمقدار ثلاثة أضعاف مقارنة بنظام مماثل شائع الاستخدام يحتوي على النيكل واللانثانوم المستورد باهظ الثمن.
ويعمل علماء في جامعة تومسك التقنية حاليا على تطوير أنظمة تخزين هيدروجين واسعة النطاق باستخدام مواد خام محلية الصنع، مناسبة للإنتاج بكميات كبيرة.