เหตุใดความก้าวหน้านี้จึงสำคัญมาก เราเชื่อว่ามันจะช่วยเอาชนะความท้าทายที่สำคัญของการจัดเก็บไฮโดรเจนโดยช่วยให้เราสามารถจัดเก็บและขนส่งไฮโดรเจนสีเขียวจำนวนมหาศาลได้อย่างปลอดภัยในรูปของของแข็งโดยมีค่าใช้จ่ายด้านพลังงานเพียงเล็กน้อย สิ่งนี้จะช่วยให้เราสามารถเร่งการดูดซับไฮโดรเจนที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม รวมทั้งช่วยให้โรงกลั่นน้ำมันใช้พลังงานน้อยลงมาก และทำให้กระบวนการผลิตก๊าซอื่นๆ อีกมากมายง่ายขึ้น
ปัจจุบัน การแยกน้ำมันดิบออกเป็นน้ำมันเบนซินและก๊าซอื่นๆ
ในโรงกลั่นน้ำมันต้องอาศัยกระบวนการที่ต้องใช้พลังงานอย่างมากในการกลั่นด้วยความเย็น ซึ่งคิดเป็นสัดส่วนสูงถึง 15%ของการใช้พลังงานของโลก ในทางตรงกันข้าม เราประเมินว่าวิธีการใหม่ของเราจะลดการใช้พลังงานนี้ลงได้ถึง 90%
วิธีนี้ช่วยให้โลกมีวิธีการจัดเก็บก๊าซที่มีความจุสูงกว่าวัสดุก่อนหน้านี้มาก ก๊าซที่ดูดซับสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ผ่านกระบวนการให้ความร้อนอย่างง่าย โดยปล่อยให้ทั้งก๊าซและผงไม่เปลี่ยนแปลง ทำให้สามารถนำไปใช้ได้ทันทีหรือนำกลับมาใช้ใหม่
ความก้าวหน้าครั้งสำคัญนี้สำคัญมาก – และการละทิ้งภูมิปัญญาที่เป็นที่ยอมรับเกี่ยวกับการแยกและกักเก็บก๊าซ – ทำให้ทีมวิจัยของเราทำการทดลองซ้ำ 20 ถึง 30 ครั้งก่อนที่เราจะเชื่อได้อย่างแท้จริง
แล้วมันทำงานอย่างไร? แนวทางใหม่ของเราใช้วิธีการใหม่ที่เรียกว่า “การกัดลูก” เพื่อเก็บก๊าซไว้ในวัสดุนาโนพิเศษที่อุณหภูมิห้อง วิธีนี้อาศัยปฏิกิริยาเคมีเชิงกล ซึ่งหมายถึงเครื่องจักรที่ใช้ในการผลิตปฏิกิริยาที่ผิดปกติ
ส่วนผสมพิเศษในกระบวนการนี้คือผงโบรอนไนไตรด์ ซึ่งเหมาะสำหรับการดูดซับสารต่างๆ เนื่องจากมีขนาดเล็กมากแต่มีพื้นที่ผิวมากสำหรับการดูดซึม ในการทำงานนี้ ผงโบรอนไนไตรด์ถูกใส่เข้าไปในโรงสีลูกกลม ซึ่งเป็นเครื่องบดที่มีลูกเหล็กสแตนเลสขนาดเล็กอยู่ในห้อง พร้อมกับก๊าซที่ต้องแยกออกจากกัน เมื่อห้องหมุนด้วยความเร็วที่สูงขึ้นเรื่อยๆ การชนกันของลูกบอลกับผงและผนังของห้องจะ
กระตุ้นปฏิกิริยาเคมีเชิงกลแบบพิเศษ ส่งผลให้ก๊าซถูกดูดซับเข้าไป
ดีกว่า ก๊าซประเภทหนึ่งมักจะถูกดูดซับได้เร็วกว่าเสมอ แยกออกจากก๊าซประเภทอื่น และทำให้สามารถถอดออกจากโรงสีได้ง่าย คุณสามารถทำขั้นตอนนี้ซ้ำหลายๆ ขั้นตอนเพื่อแยกก๊าซที่คุณต้องการออกทีละรายการ คุณสามารถเก็บก๊าซไว้ในผงเพื่อการขนส่ง และแยกกลับเป็นก๊าซ และที่ดีกว่านั้น ผงโบรอนไนไตรด์สามารถใช้ในกระบวนการแยกและจัดเก็บก๊าซเดียวกันได้สูงสุด 50 ครั้ง
กระบวนการนี้ไม่ต้องใช้สารเคมีที่รุนแรงและไม่ก่อให้เกิดผลพลอยได้ ไม่ต้องใช้การตั้งค่าที่ใช้พลังงานมาก เช่น ความดันสูงหรืออุณหภูมิต่ำ ซึ่งเป็นวิธีที่ประหยัดและปลอดภัยกว่ามากในการพัฒนาสิ่งต่างๆ เช่น รถยนต์ที่ใช้พลังงานไฮโดรเจน
กระบวนการดูดซับก๊าซของ Ball Milling นี้ใช้ประมาณ 77 กิโลจูลต่อวินาทีในการจัดเก็บและแยกก๊าซ 1,000 ลิตร นั่นคือพลังงานคร่าวๆ ที่ต้องใช้ในการขับเคลื่อนรถยนต์ไฟฟ้าเป็นระยะทางเฉลี่ย 320 กิโลเมตร ใช้พลังงานน้อยกว่าวิธีการกลั่นด้วยความเย็นที่ใช้ในโรงกลั่นน้ำมันอย่างน้อย 90%
นั่นเป็นเหตุผลที่เราเชื่อว่าความก้าวหน้านี้อาจเป็นหนึ่งในเจ็ดของการปรับปรุงวิธีการแยกสารเคมีซึ่งอาจเปลี่ยนแปลงโลกได้ โดยเฉพาะการปรับปรุงการแยกโอเลฟิน-พาราฟิน ซึ่งเป็นส่วนสำคัญของอุตสาหกรรมปิโตรเคมี
นี่คือจุดสุดยอดของการทำงาน 30 ปีในด้านวัสดุนาโนและกลไกเคมีโดยนักวิจัยจาก Institute for Frontier Materials ของมหาวิทยาลัยดีกิ้น
สิ่งนี้จะช่วยให้เราเปลี่ยนไปใช้พลังงานสะอาดได้อย่างไร?
วิกฤตก๊าซที่เผชิญกับชายฝั่งตะวันออกของออสเตรเลียได้ดึงความสนใจมาสู่การพึ่งพาเชื้อเพลิงเหล่านี้ เพื่อเป็นการตอบสนอง มีการเรียกร้องให้เร่งเปลี่ยนมาใช้เชื้อเพลิงก๊าซที่สะอาดกว่า เช่น ไฮโดรเจนสีเขียว
ปัญหาคือการจัดเก็บ การเก็บไฮโดรเจนในปริมาณมหาศาลเพื่อนำไปใช้จริงนั้นเป็นเรื่องที่ท้าทายมาก ปัจจุบันเราเก็บไฮโดรเจนไว้ในถังแรงดันสูงหรือโดยการทำให้ก๊าซเย็นลงจนอยู่ในรูปของเหลว ทั้งสองอย่างนี้ต้องการพลังงานจำนวนมาก เช่นเดียวกับกระบวนการและสารเคมีที่อันตราย
