Group items tagged

חברת סלרה מקיסריה תשתף פעולה עם חברת פולקסווגן הגרמנית בפיתוח תאי דלק נטולי פלטינה להנעת כלי רכב חשמליים. מימון הפיתוח של השלב הראשוני של הפרויקט עומד על כ־2.1 מיליון יורו. סלרה פיתחה טכנולוגיה שמסירה את הצורך בפלטינה בתאי דלק, ושמפחיתה משמעותית את מחיר השימוש בהם. תאי דלק ממירים אנרגיה האצורה במימן לאנרגיה חשמלית ללא פליטת מזהמים. יתרונם הגדול בשימוש תחבורתי בהשוואה לסוללות הוא טווח הנסיעה: בעוד רכב חשמלי המונע בסוללות מוגבל לטווח נסיעה של 100 ק"מ, רכב המונע בתאי דלק הוא בעל טווח נסיעה של כ־600 ק"מ, הזהה לזה של רכב המונע בבנזין. מסיבה זו משקיעות חברות הרכב הגדולות מיליארדי דולרים בפיתוח תאי דלק, כשבכבישי העולם נוסעות אלפי מכוניות המונעות בטכנולוגיה זו בשלבי הרצה שונים. חרף ההשקעה המסיבית, החסם המרכזי להפיכת הטכנולוגיה למסחרית הוא מחירה הגבוה, הנובע בין היתר מהצורך בשימוש במתכת הפלטינה היקרה בתהליך ההפקת האנרגיה. שיתוף הפעולה בין סלרה לפולקסווגן נתמך בתוכנית EUREKA האירופית לשיתוף פעולה במחקר ופיתוח תעשייתיים.

תא דלק זולים, קלים במשקלם ויציבים, המבוססים על חומצה פורמית, עשויים לחולל מהפכה בשוק התקני האלקטרוניקה הניידים. זרז חדשני שפותח במכון לכימיה פיסיקלית של האקדמיה למדעים הפולנית יאפשר שימוש נרחב בתאי דלק, מסבירים החוקרים. תאי הדלק הטובים ביותר הקיימים היום, הפועלים על שריפת מימן, מגיעים ליעילותמעשית של 60% בלבד. לשם השוואה, היעילות של מנועים נמוכי-דחיסה מגיעה עד כדי 20%.

סטודנטים להנדסה כימית במכון סטיבנס לטכנולוגיה משנים את הדרך שבה חיילים אמריקאים מטעינים את ההתקנים שלהם המופעלים בסוללות. תוך ניצול התכונות הייחודיות של מערכות מיקרוניות, הסטודנטים המציאו מיקרו-מגוב המסוגל להמיר דלקים מאובנים יומיומיים כגון פרופאן ובוטאן למימן טהור היכול לשמש בסוללות של תאי דלק. צוות המחקר כבר הצליח להפיק מימן ממתאנול. לאחר הפיכת מתאנול לגז ע"י הכנסתו לגז חנקן מחומם, התערובת מוזרמת לתוך תעלה בקוטר של 25 מיקרונים במגוב. שם, התערובת מגיבה עם פלסמה בתגובת פירוק תרמי המפרקת את המתאנול למרכיביו הבסיסיים.

עוד 5 שנים ייכנסו לתוקף תקנות חדשות שנועדו להקטין את זיהום האוויר ממכוניות ולהגביל את תצרוכת הדלק שלהן, אבל הסוכנות הממשלתית להגנת הסביבה בארה"ב, EPA, לא קופאת על שמריה: בספטמבר תציג תקנות נוספות, מחמירות אף יותר, שייכנסו לתוקף רק בעוד 14 שנים. ההכרזה מכניסה כבר עכשיו את יצרני המכוניות ברחבי העולם לקדחת הכנות לקראת המרוץ לפיתוח מכוניות ירוקות עם מנועים חסכוניים עד כדי אפס זיהום אוויר לתעשיית הרכב העולמית, שתיאלץ להיערך לתקנות מיד לאחר פרסומן, מדובר בקו פרשת מים - רף שידרוש מאמצים כלכליים אדירים והשקעה מסיבית בפיתוח טכנולוגיות חדשות, שישפיעו גם על מחירי המכוניות שנרכוש בעתיד. מהנדסי רכב, כמו ארגוני איכות הסביבה באמריקה, טוענים שהטכנולוגיה שמאפשרת לחברה להגיע ל"תצרוכת דלק צי רכב ממוצעת" של 26.4 ק"מ לליטר קיימת כבר כיום, אך יצרני הרכב נמנעים מלהשתמש בה מסיבות כלכליות בלבד. חסרונות ההנעה החשמלית טמונים במחיר הגבוה של הסוללות, אשר תכולת האנרגיה הקטנה שלהן מגבילה מאוד את טווח הנסיעה ויוצרת חשש בקרב המשתמשים מפני אובדן האוטונומיה שקיימת במכונית רגילה.

שני סוגי ההנעה הנוספים מצטרפים בהדרגה למערכת התחבורה, אבל הם יהפכו למוצרים מוכנים לשיווק רק בעוד כמה שנים. הנעה באמצעות מימן מצריכה שימוש בגז במקום בחשמל ומנצלת את האנרגיה שטמונה במימן בתוך "תאי דלק" על גבי כלי רכב או בהבערה ישירה בתוך מנועי בעירה פנימית. ההערכה היא שבשלב הראשון ישמש המימן להנעת כלי רכב כבדים כמו משאיות ואוטובוסים.

... השקת הוולט בארה"ב לוותה למשל בהיסטריה, לאחר שמכונית שעברה מבחן ריסוק של הרשות הפדרלית לבטיחות בדרכים בארה"ב התלקחה שלושה שבועות לאחר הניסוי. הרשות פתחה אז בחקירה בחשד לכשל בטיחותי, מכירות הוולט נעצרו וכ-250 מבעלי הוולט אף ביקשו להחזיר את המכוניות שרכשו. אחרי זמן קצר התברר שהבעיה נדירה מאוד, וכמה שיפורים שהכניסה GM בהגנה על הסוללה מונעות אותה לחלוטין. ואולם הנזק התדמיתי נהפך מסובך יותר לתיקון, והשיווק באירופה של אופל אמפרה, הגרסה הגרמנית לוולט, עוכב בשל כך. כך גם נאלצה טסלה להתמודד עם מהומה שפרצה לאחר שבעלי טסלה רודסטר התלוננו כי לא ניתן היה לחדש את הסוללה של הרכב החשמלי לאחר שנותרה ריקה במשך יותר מחודשיים ולא הוטענה (בניגוד להוראות היצרן). בישראל, נפגעו לפני שנתיים המכירות של מכוניות היברידיות, לאחר שבאתר אינטרנט נכתב כי הן פולטות לכאורה קרינה גבוהה ממכוניות בנזין. בדיקת המשרד להגנת הסביבה גילתה כי הסכנה אפשרית, אם בכלל, רק בחשיפה של יותר משמונה שעות ביום לישיבה במושב האמצעי-אחורי. את חבלי הלידה חוו באחרונה גם עובדי חברת בטר פלייס בישראל, שהיו הראשונים לקבל את הרנו פלואנס החשמלית - אך גם הראשונים להיתקל בכשל טכני (ראו מסגרת).

לפני חודש החליטה ג'נרל מוטורס (GM) להשהות את הייצור של המכונית ההיברדית-נטענת שלה, שברולט וולט, בשל מכירות חלשות. לאחר שבשנים האחרונות ניכרה התרגשות רבה סביב חזון המכוניות החשמליות, תעשיית הרכב האמריקאית, כך מתברר, ניצבת בפני ספקות מחודשים באשר לנכונות הלקוחות לשלם יותר על טכנולוגיה חדשה. "המציאות מתחילה לחלחל", אמר פטר שוורצנבאואר, ראש חטיבת השיווק באאודי, בתערוכת הרכב האחרונה בז'נווה. "יש עדיין יותר שאלות מתשובות". שוורצנבאואר ובכירים אחרים בתעשיית הרכב מאמינים עדיין שהמכוניות החשמליות יהיו חלק חשוב משוק הרכב העולמי. ואולם כעת, כשמספר גדול יחסית של מכוניות חשמליות כבר נמצא בשימוש נהגים פרטיים, הבעיות הטמונות בטכנולוגיה המתפתחת מתחילות להיחשף. צילום: אי פי השקת הוולט בארה"ב לוותה למשל בהיסטריה, לאחר שמכונית שעברה מבחן ריסוק של הרשות הפדרלית לבטיחות בדרכים בארה"ב התלקחה שלושה שבועות לאחר הניסוי. הרשות פתחה אז בחקירה בחשד לכשל בטיחותי, מכירות הוולט נעצרו וכ-250 מבעלי הוולט אף ביקשו להחזיר את המכוניות שרכשו. אחרי זמן קצר התברר שהבעיה נדירה מאוד, וכמה שיפורים שהכניסה GM בהגנה על הסוללה מונעות אותה לחלוטין. ואולם הנזק התדמיתי נהפך מסובך יותר לתיקון, והשיווק באירופה של אופל אמפרה, הגרסה הגרמנית

"הבנת יכולתה של המתכת פלטינה להאיץ תגובות כימיות תאפשר למדענים לפתח חלופות של סגסוגות מתכת או חלופות סינתטיות זולות משמעותית לשימוש בהתקנים ברי-קיימא, כגון תאי דלק," מסביר המדען Gregory Jerkiewicz ההפחתה באנרגיה הנדרשת עבור חיבורן של מולקולות המימן לפני השטח של הפלטינה משמעותה כי התהליך הינו מהיר ויעיל וכי תא הדלק מסוגל להפיק אנרגיה רבה.

בעקבות התבוננות בטבע וקבלת השראה מתוכו, חוקרים השתמשו בחלבון נפוץ על מנת להכווין את העיצוב של חומר המסוגל לאחסן בתוכו גז מימן. החומר הסינתטי פועל פי עשרה מהר יותר מאשר החלבון המקורי שמצוי בחיידקים. שלב זה הוא רק חלק אחד מסדרה של תגובות שמטרתן לבקע את מולקולת המים ליצירת גז מימן, אולם החוקרים מציינים כי הממצאים מדגימים כי הם מסוגלים ללמוד מהטבע כיצד לשלוט בתגובות אלו על מנת לפתח זרזים סינתטיים יציבים לאחסון אנרגיה, למשל עבור הפיתוח של תאי דלק. בנוסף, החלבון הטבעי, שהינו אנזים, מורכב ממתכות זולות ונפוצות, מאפיין שאומץ על-ידי החוקרים. כיום, חומרים אלו, המכונים זרזים (קטליזאטורים), מבוססים על מתכות יקרות כגון פלטינה. זרז זה, המבוסס על המתכת ניקל, הוא ממש מהיר, כמאה פעמים מהיר יותר מהזרז המהיר ביותר הידוע עד כה. ומהטבע אנו יודעים כי ניתן יהיה לייצר אותו באמצעות מתכות נפוצות וזולות כגון ניקל או ברזל."

"אנו מעוניינים לאחסן אנרגיה באופן הדחוס ביותר האפשרי. בתוך קשרים כימיים ניתן לאחסן כמות עצומה של אנרגיה בנפח פיסיקלי קטן," מסביר אחד מהחוקרים. מערכות ביולוגיות מאחסנות אנרגיה באופן דחוס כל הזמן. צמחים משתמשים בפוטוסינתזה על מנת לאחסן את אנרגית השמש בקשרים כימיים, אשר אותם בני האדם מנצלים כאשר הם צורכים מזון; וחיידקים נפוצים מאחסנים אנרגיה בקשרים הכימיים של גז מימן בסיוע של חלבון המכונה הידרוגנאז. מאחר ואנזים טבעי זה לא מאריך חיים כמו אנזימים סינתטיים מעשה ידי אדם (למשל, נייר מול פלסטיק), החוקרים רצו להוציא החוצה את החלק הפעיל של החלבון הביולוגי ולעצב אותו מחדש עם שלד כימי יציב יותר.

קרן ההון סיכון, Energy Technology Ventures של ג'נרל אלקטריק משקיעה בחברה הישראלית אמפסי (Emefcy), אשר פיתחה טכנולוגיית ביו-ריאקטור אלקטרוגני אשר הופכת מתקן טיפול בשפכים מצרכן אנרגיה למתקן ליצור חשמל. הטכנולוגיה של אמפסי מנצלת חיידקים הנמצאים בביו-ריאקטור אלקטרוגני בכדי לטפל בשפכים. פירוק הזיהום האורגני המצוי בשפכים על ידי אותם חיידקים מייצר חשמל וכן מטהר את השפכים ובכך הופך את מתקן הטיפול בשפכים ממתקן הצורך חשמל באופן אינטנסיבי, למתקן לייצור חשמל.

תאי דלק בקטריאליים לטיפול בשפכים פועלים בהתאם לעקרון לפיו האנרגיה הירוקה והנקייה ביותר הינה האנרגיה שניתן לחסוך: מתקנים אלו פועלים ללא השקעת אנרגיה, ויתרה מכך- יש להם יכולת להפיק חלק מן האנרגיה האצורה בשפכים. התאים הינם שילוב של ריאקטור ביולוגי לטיפול בשפכים עם מערכת אלקטרו-כימית שמטרתה הפקת אנרגיה מתהליך חמצון החומר האורגני המומס בשפכים. המערכת האלקטרו-כימית מורכבת בתוך הריאקטור הביולוגי וכוללת שלושה מרכיבים עיקריים: אנודה, קתודה ומעגל חשמלי. על גבי האנודה מתפתחת אוכלוסיה מיקרוביאלית ייחודית של חיידקים אלקטרוגנים היוצרים ביו-פילם. החיידקים מחמצנים את החומר האורגני שבשפכים ופולטים פחמן דו-חמצני, פרוטונים למים ואלקטרונים לאנודה. לחיידקים האלקטרוניים מנגנון ייחודי המאפשר להם להשתמש באנודה כמקבל האלקטרונים הסופי, במקום חמצן. האלקטרונים זורמים במעגל חשמלי לקתודה. בקתודה חמצן אטמוספרי חודר בדיפוזיה דרך ציפוי מיוחד ומגיב עם הפרוטונים (שיוצרו באנודה) לקבלת מים. כך, החומר האורגני המומס בשפכים מפורק ללא השקעת אנרגיה, ומשמש כמקור אנרגיה ליצירת מתח חשמלי, ללא צורך בשריפה, איסוף גז וכד'.

קרן ההון סיכון, Energy Technology Ventures של ג'נרל אלקטריק משקיעה בחברה הישראלית אמפסי (Emefcy), אשר פיתחה טכנולוגיית ביו-ריאקטור אלקטרוגני אשר הופכת מתקן טיפול בשפכים מצרכן אנרגיה למתקן ליצור חשמל. מדובר בהשקעה הראשונה של הקרן בחברה שאינה אמריקנית וההשקעה הראשונה של הקרן בתחום המים. זוהי גם השקעה הראשונה בעולם של ג'נרל אלקטריק בחברת הזנק בתחום המים. הטכנולוגיה של אמפסי מנצלת חיידקים הנמצאים בביו-ריאקטור אלקטרוגני בכדי לטפל בשפכים. פירוק הזיהום האורגני המצוי בשפכים על ידי אותם חיידקים מייצר חשמל וכן מטהר את השפכים ובכך הופך את מתקן הטיפול בשפכים ממתקן הצורך חשמל באופן אינטנסיבי, למתקן לייצור חשמל.

ג'נרל אלקטריק ממשיכה להשקיע בקלינטק הישראלי: תאגיד הענק ישקיע בחברת אמפסי, אשר הופכת שפכים לחשמל. לחברה יש, למעשה, מתקן טיפול בשפכים שיודע להפוך ממצרכן אנרגיה למתקן ליצור חשמל. הטכנולוגיה של אמפסי מנצלת חיידקים הנמצאים בביו-ריאקטור אלקטרוגני בכדי לטפל בשפכים לדברי החברה, פירוק הזיהום האורגני המצוי בשפכים על ידי אותם חיידקים מייצר חשמל וכן מטהר את השפכים ובכך הופך את מתקן הטיפול בשפכים ממתקן הצורך חשמל באופן אינטנסיבי, למתקן לייצור חשמל. הטיפול בשפכים באמצעות תהליכים אירוביים קונבנציונליים מהווה כשני אחוזים מצריכת החשמל הגלובלית, בעלות גלובלית של 40 מיליארד דולר בשנה.