פריצת דרך מדעית באוניברסיטת בן-גוריון בנגב
מאת:
חיים חביב, 4.2.14, 18:00
חוקרים באוניברסיטה מפתחים חומר מאתגר לאנרגיה חלופית. מחקרם עשוי לשפוך אור חדש בנושא של מחלוקת מדעית ולקדם את השימוש באנרגיה חלופית.
צוות חוקרים מהמחלקה לאנרגית שמש ופיזיקת הסביבה באוניברסיטת בן-גוריון בנגב בראשות דר'
אריק יוכליס, ודר'
איריס ויסולי-פישר מפתחים שיטות עיוניות וניסיוניות להבנת ההתארגנות המרחבית של מטענים והשפעתה על מעבר מטען חשמלי בין הנוזלים יוניים והאלקטרודות.
במחקר עיוני (שהתקבל לפרסום בכתב העת היוקרתי
Physical Chemistry Chemical Physics, מציעים החוקרים פתרון למחלוקת ההתארגנות של יונים ליד אלקטרודות הללו, בכך שבתנאים שונים של הניסוי ניתן לצפות לקיום של כל אחת מ-2 האפשרויות הנתונות היום במחלוקת מדעית. החוקרים טוענים, שבפועל "נראה, שאין מחלוקת כלל, וכל החוקרים צודקים באבחנותיהם. מובן מאליו, שהבנה בסיסית של המנגנונים הפיסיקליים והכימיים תאפשר קפיצת מדרגה מדעית ותוביל לתכנון התקנים יעילים לצורכי אנרגיה חלופית המבוססים על נוזלים יוניים"
.
כידוע, יעילותם של התקני אנרגיה מתחדשים על בסיס אלקטרוכימי, כגון תאים סולריים, סוללות ותאי דלק, תלויה במידה רבה בכמות המטענים החשמליים באלקטרוליט, לכן התנהגותם של אלקטרוליטים בעלי צפיפות מטען גבוהה זוכים היום למחקר רב. נוזלים יוניים, בהיותם מלחים מותכים בטמפרטורת החדר, מבוקשים ביותר ליישומי אנרגיה, לא רק בשל צפיפות המטען הגבוהה שלהם, אלא גם בשל שליטה במבנה כימי, לחץ אדים נמוך ויציבות תחת מעבר מטען. אולם ככל שמדענים מרבים לחקור נוזליים יוניים, כן גדלות מחלוקות לגבי הבנה מדעית של חומרים אלו.
הבנה של תנועה ומעבר מטענים חשמליים חייבת לקחת בחשבון את הארגון המרחבי של יונים שליליים וחיוביים ליד האלקטרודות, אזור המכונה "שכבת גבול חשמלית". מחקרים, שבוצעו לאחרונה, הראו כי מבנה של שכבות גבול בנוזלים יוניים שונה באופן מהותי מזה שבאלקטרוליטים מסורתיים (כמו מלח שולחן מומס במים). מחקרים מצביעים, כי ליד האלקטרודות מתקיים סידור שכבתי חדש של יונים חיוביים ושליליים, והסדר הזה דועך ככל שמתרחקים מהאלקטרודה. לעומת תוצאות הללו, חוקרים אחרים הראו כי יונים חיובים ושליליים בנוזלים יוניים יכולים להתחבר זה לזה ובסופו של דבר למנוע סידור מרחבי של מטענים ליד האלקטרודות, בדיוק כמו באלקטרוליט מסורתי. תגליות אלו הובילו לאחרונה (2013) למחלוקת מדעית שתועדה בכתב העת היוקרתי
Proceedings of the National Academy of Sciences.
מחקרם של דר'
יוכליס ודר'
ויסולי-פישר עשוי לשפוך אור חדש בנושא זה ולקדם את אופציות השימוש באנרגיה חלופית.
