ד"ר אבנר רוטשילד, "פנים חדשות" בפקולטה
להנדסת חומרים, חוקר שני תחומים שעשויים
לשנות את משק האנרגיה ולשפר את איכות
הסביבה - תאי דלק וחיישני גזים )סנסורים(.
הוא נולד בחיפה ולמד בבית הספר הריאלי. תמיד
הצטיין בכל המקצועות ובמיוחד בפיסיקה
ובמתמטיקה. "אני לא מתבייש במצוינות," הוא
אומר בחיוך. במסגרת העתודה האקדמית למד
חומרים ופיסיקה בטכניון ואת כל תאריו עשה
MIT
בטכניון. את הפוסט-דוקטורט עשה ב-
בתחום החומרים האלקטרו-קרמיים.
אמו, חנה ז"ל, היתה מורה. אביו הוא מהנדס
מחשבים. אשתו, גלית, היא רואת חשבון ואחיו
הגדול, ארן, הוא עורך דין. לאבנר שלושה ילדים
- תאומות ובן.
‰ÏÂÙΆ˙ÂÏȈ
בתחום האנרגיה מתרכז אבנר בפיתוח אלקטרודות
חדשות לתאי דלק קרמיים. תאי דלק מהווים
תחליף יעיל למנועי בעירה פנימית ותחנות כוח
פחמיות, המספקים את מרבית האנרגיה שאנו
צורכים כיום. הם מציעים נצילות כפולה, הפחתה
משמעותית בפליטת מזהמים לסביבה, עבודה
שקטה, ויכולת לכסות מגוון רחב של צרכים.
השימוש בתאי דלק החל בתוכנית אפולו של
סוכנות החלל האמריקנית, וכיום הם מספקים
חשמל למעבורות החלל האמריקניות. למרות
יתרונותיהם, תאי דלק טרם כבשו את מקומם
הראוי במשק האנרגיה, בעיקר משום שהם עדיין
יקרים בהשוואה לטכנולוגיות הקיימות, ובחלק
מהמקרים חסרה תשתית מתאימה להפעלתם.
תאי דלק קרמיים מאפשרים, עקרונית, חיסכון
משמעותי בעלויות חומרי הגלם בשל העובדה
שבניגוד לתאי דלק מסוגים אחרים אין הם זקוקים
לפלטינה על מנת לפעול ביעילות. הם אף יכולים
לצרוך מגוון רחב של דלקים ואינם מוגבלים לדלק
ÌÈ˘ÈÈÁ†˜Ï„†È‡˙†ÏÚ
˙ Â ˘ „ Á † Ì È  Ù
≤∂
˙ÂÈÂÎÒÁ†˙ÂίÚÓφÌÈ˘„Á†ÌȯÓÂÁ†Á˙ÙÓ†¯˜ÂÁ†„ÏÈ˘Ë¯†¯·‡†¯¢„
ÌÈÎÂÒÓ†ÌȯÓÂÁ†ÈÂÏȂ†È˙·È·Ò†¯ÂËÈφÌÈÊ‚†È˘ÈÈÁ†¨‰È‚¯‡†˙¯Ó‰Ï
מימני )גז מימן( בלבד, אולם טמפרטורות העבודה
הגבוהות שלהם, בין 007 ל-000,1 מעלות צלזיוס,
מייקרות את עלויות הייצור באופן ניכר ומהוות
מחסום בפני שימוש נרחב בטכנולוגיה מבטיחה
זו. עם זאת, הפוטנציאל הטמון בה עצום ולכן
חוקרים רבים ברחבי העולם מחפשים דרכים
להוזיל אותה. "אם נחליף את מנועי הטורבינה
הקיימים כיום בתחנות הכוח בתאי דלק - נצליח
להפיק פי שניים חשמל מאותה כמות של דלק",
ממחיש ד"ר רוטשילד את הפוטנציאל.
בהשתתפותו של ד"ר רוטשילד
MIT
ממחקר ב-
עולה שניתן לצמצם את איבוד האנרגיה בממברנה
הקרמית, שהיא לב-ליבו של התא, על ידי הקטנת
עוביה למימדים תת-מיקרוניים. דבר זה מתאפשר
בזכות מעבר מטכנולוגיות ייצור מסורתיות של
חומרים קרמיים לטכנולוגיות מיקרו-עיצוב
מתקדמות שבאמצעותן ניתן
(micromachining)
לייצר תאי דלק ממוזערים על מצע סיליקון, בדומה
למעבדים, זכרונות ורכיבים אלקטרוניים אחרים.
טכנולוגיה חדשנית זו צפויה להוזיל את מחירם
של תאי הדלק ולהציע פתרונות מבטיחים למגוון
רחב של יישומים ובפרט בתחום ספקי כוח
למכשירים ניידים כמון טלפונים סלולריים,
מחשבים נישאים, ועוד.
הקטנת עובי הממברנה מאפשרת, עקרונית, להוריד
את טמפרטורת העבודה של התא לכ-004 או 005
מעלות צלזיוס ובכך להביא לחיסכון ניכר בעלויות
הייצור וחומרי הגלם. אולם הפחתת טמפרטורת
העבודה של ההתקן דורשת פיתוח אלקטרודות
חדשות בעלות פעילות קטליטית גבוהה
בטמפרטורות הללו, על מנת לשמור על נצילות
גבוהה בדומה לתאי דלק שעובדים ב-000,1 מעלות
צלזיוס. "צוואר הבקבוק נמצא באלקטרודות", אומר
ד"ר רוטשילד, "ואני עובד על פיתוח אלקטרודות
שיהיו יעילות גם בטמפרטורות נמוכות יחסית."
חיישני גזים )סנסורים( מהווים מרכיב נוסף
בעבודתו של המדען הצעיר. השימוש החשוב
ביותר בסנסורים כיום הוא בתחום בקרת תהליכים,
ובפרט במנגנון הבקרה על שריפת הדלק בכלי
רכב. בכל מכונית יש חיישני חמצן שתפקידם
לספק למנגנון הבקרה של המנוע משוב על כמות
החמצן בגז שנפלט מהמנוע. מידע זה מאפשר
אופטימיזציה בזמן אמת של תהליך השריפה
במנוע באמצעות שליטה מדויקת על כמויות
האוויר והדלק בבוכנה. ניתן להגיע לניצול מירבי
של הדלק וצימצום ניכר בפליטת גזים מזהמים
לסביבה. חיישני החמצן הקיימים עובדים היטב
במנועי בנזין, אך אין עדיין פתרון טוב למנועי
דיזל. בשנים האחרונות פותחו חיישני חמצן
מיוחדים למנועי דיזל, אולם הם מורכבים ביותר
ויקרים. ד"ר רוטשילד, ביחד עם עמיתיו בארה"ב
ובגרמניה, פיתח חומר חדש המבוסס על תחמוצת
של היסודות סטרונציום, טיטניום וברזל, ומאפשר
לייצר חיישנים למנועי דיזל באותה טכנולוגיה
שבה מיוצרים הסנסורים למנועי בנזין, דבר שעשוי
להביא להוזלתם.
כאן, בטכניון, הוא עוסק במחקר ופיתוח של
סנסורים האמורים לאבחן גזים שונים באוויר,
ומקווה לפתח חיישנים שיהיו רגישים פי אלף
ויותר מאלה הקיימים כיום. זאת באמצעות פיתוח
חומרים ננומטריים חדשים. סנסורים אלו עשויים
להיות שימושיים לפיקוח סביבתי, שכן אין היום
סנסורים שיכולים לאבחן פליטת גזים רעילים
ומזהמים ברמת הרגישות הדרושה, העומדת על
כחלקיק אחד מתוך מיליארד מולקולות. תחנות
הניטור הקיימות, והמעטות, יקרות מאוד. באמצעות
הסנסורים שד"ר רוטשילד מפתח ניתן יהיה, כך
הוא מקווה, "להצמיד סנסור לכל ארובה" ולפקח
באופן הדוק על מפעלים כימיים, תחנות כוח,
ואפילו מכוניות. בנוסף על כך ייתכנו שימושים
אחרים כגון גילוי חומרי נפץ וחומרי לחימה כימיים,
איבחון רפואי ועוד.
הכפלת תפוקת החשמל.
ד"ר אבנר רוטשילד
49...,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36 16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,...1