אז מה עושים עם כל הגז הזה?

עקב כל הגז הטבעי שבים התיכון, יש שאלה גדולה בישראל: מה לעשות עם כל הגז הזה? למכור למדינה אחרת? להשתמש בו בישראל כמקור חדש של אנרגיה?

השאלה העיקרית המעסיקה את ד"ר בריאן רוזן, חוקר במחלקה להנדסת חומרים בפקולטה להנדסה של אוניברסיטת תל-אביב וממקימי המעבדה לחומרי אנרגיה: מה אנו יכולים לעשות עם הגז הטבעי שברשותנו?

במעבדה חוקר ד"ר בריאן מגוון נושאים חיוניים, שעשויים לשמש תשתית לפיתוח סוגים שונים של אנרגיה חלופית וירוקה לייצור דלק סינתטי ולפיתוח תאי דלק עבור מגוון יישומים. "אנו מעצבים קטליזטורים חדשים כדי לאפשר את השימוש בגז הטבעי. אנו יכולים להפוך את הגז לסולר, ע"י תגובות כימיות שצריכים קטליזטורים, או להפוך את זה לחשמל ע"י תא דלק שגם עובד בזכות הקטליזטור שעצבנו" לדברי ד"ר רוזן.

החומרים המאיצים של הטבע

ד"ר רוזן חוקר את החומרים ברמה הננומטרית, ובוחן כיצד שינויים במבנה האטומי שלהם עשויים לשפר את אורך חייהם ואת יעילותם כחומר מזרז (קטליזטורים). זרז הוא חומר שגורם לתגובה כימית להתרחש באופן מהיר יותר אך הוא אינו מתכלה ואינו משתנה במהלכה. הזרזים מאיצים תגובות שבהיעדר הזרז היו מתרחשות באיטיות רבה מכיוון שבלי קטליזטור, רוב התהליכים שצריכים אותם לא יכולים להתבצע. הקטליזטור יכול להאיץ את התגובות שקיימות למשל בתוך סוללות או תאי דלק מיליארדים פעמים מהר יותר. העובדה הזאת מאפשרת את הטכנולוגיה בעקבות התגובה המתרחשת בקצב משמעותי מאוד.

בין היתר נעזר ד"ר רוזן בקרני רנטגן כדי לצפות במבנה החומר בתנאים של ריאקציה כימית, כשהטמפרטורה מגיעה לכ־900 מעלות צלזיוס.

מאריכים חיים למכשירים

במאיצים החדשניים משתמשים בשתי מערכות. האחת היא להמרת גז טבעי לדלק נוזלי (כמו מתנול) על ידי תגובות כימיות שזקוקות לקטליזטורים. זאת מאחר שמצב צבירה של נוזל קל יותר לאחסן דלק זה ולהשתמש בו. המערכת השנייה נועדה להארכת חיים של תאי דלק דרך שיפור הקטליזטורים בתוכם וזאת משום שרוב המכשירים שעובדים על בסיס קטליזטור הולכים לפח כשהקטליזור מפסיק לעבוד כמו צריך. אם יש לקטליזטור אורך חיים ארוך יותר, גם יהיה למכשיר אורך חיים יותר ארוך. מעבר לזה, יש מספר רב של קטליזטורים המכילים פלטינה או פלדיום (מתחות יקרות ביותר). אם אנו צריכים להחליף את הקטליזטור בתוך המכשיר אחרי תקופה לא ארוכה, התהליך יהיה יקר מידי לתעשייה.

גז טבעי כפתרון

גז טבעי, כידוע, הוא נושא מאוד מורכב במדינת ישראל עם גילוי מאגרי הגז. גז כזה יכול לשמש כבסיס לתהליך שינוי שכזה - הארכת חיים של תאי דלק דרך שיפור הקטליזטורים בתוכם.  הגז הטבעי, שמכיל ~90% מתאן, הוא הדלק שאנו יכולים להכניס בתוך התא. המתאן מתפרק על פני שטח של הקטליזטור שבתוך התא, ומהתגובות האלה, אנו יכולים להוציא אלקטרונים (חשמל).