السيريوم يجعل وقود الصواريخ أكثر صداقة للبيئة

السيريوم، العنصر 58 في الجدول الدوري.

السيريومهو المعدن الأرضي النادر الأكثر وفرة، ومع عنصر الإيتريوم المكتشف سابقاً، فإنه يفتح الباب أمام اكتشاف معادن أخرى.الأرض النادرةعناصر.

وفي عام 1803، اكتشف العالم الألماني كلابروت عنصر أكسيد جديد في حجر أحمر ثقيل يتم إنتاجه في مدينة فاسترا السويدية الصغيرة، والذي ظهر مغرة عند احتراقه. وفي الوقت نفسه، اكتشف الكيميائيان السويديان بيزيليوس وهيسنجر أيضًا أكسيدًا لنفس العنصر في الخام. حتى عام 1875، كان الناس يحصلون على معدن السيريوم من أكسيد السيريوم المنصهر عن طريق التحليل الكهربائي.

معدن السيريومنشط للغاية ويمكن أن يحترق ليشكل مسحوق أكسيد السيريوم. يمكن لسبائك حديد السيريوم المخلوطة مع عناصر أرضية نادرة أخرى أن تنتج شرارات جميلة عند الاحتكاك بالأشياء الصلبة، مما يؤدي إلى إشعال المواد القابلة للاحتراق المحيطة، وهي مادة أساسية في أجهزة الإشعال مثل الولاعات وشمعات الإشعال. كما أنه سيحرق نفسه، مصحوبًا بشرارات جميلة، مضاف إليها الحديد واللانثانيدات الأخرى، فقط لتعزيز تأثير هذه الشرارات. يمكن للشبكة المصنوعة من السيريوم أو المشربة بأملاح السيريوم أن تزيد من فعالية احتراق الوقود وتصبح أداة مساعدة ممتازة للاحتراق، مما يوفر الوقود. يعد السيريوم أيضًا مادة مضافة جيدة للزجاج، حيث يمكنه امتصاص الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء، ويستخدم على نطاق واسع في زجاج السيارات. لا يمكنه منع الأشعة فوق البنفسجية فحسب، بل يمكنه أيضًا تقليل درجة الحرارة في السيارة، مما يوفر الكهرباء لتكييف الهواء.

تعتمد المزيد من تطبيقات السيريوم على التحويل بين السيريوم ثلاثي التكافؤ والسيريوم رباعي التكافؤ، اللذين لهما خصائص فريدة تمامًا في المعادن الأرضية النادرة. تسمح هذه الميزة للسيريوم بتخزين وإطلاق الأكسجين بشكل فعال، والذي يمكن استخدامه في خلية وقود الأكسيد الصلب لتحفيز الأكسدة والاختزال، وبالتالي الحصول على حركة اتجاهية للإلكترونات لتكوين التيار. يمكن أن تعمل الزيوليتات المشربة بالسيريوم واللانثانم كمحفزات لتكسير البترول أثناء عملية التكرير. يمكن أن يؤدي استخدام أكسيد السيريوم والمعادن الثمينة في المحولات الحفزية الثلاثية للسيارات إلى تحويل غازات الوقود الضارة إلى نيتروجين وثاني أكسيد الكربون وماء خالي من التلوث، مما يمنع بشكل فعال كمية كبيرة من انبعاثات عوادم السيارات. نظرًا لقدرته على امتصاص الأكسجين، يستكشف الناس أيضًا كيفية استخدام جزيئات أكسيد السيريوم النانوية في العلاج المضاد للأكسدة. يحتوي نظام ليزر الحالة الصلبة الذي طورته الولايات المتحدة على السيريوم، والذي يمكن استخدامه للكشف عن الأسلحة البيولوجية من خلال مراقبة تركيز التربتوفان، ويمكن استخدامه أيضًا للكشف الطبي.

نظرًا لخصائصه الفيزيائية الضوئية الفريدة، يعد السيريوم أيضًا محفزًا مهمًا للغاية، مما يجعله رخيص الثمنأكسيد السيريوم (الرابع).يفضله العلماء في مجال المحفزات. في 27 يوليو 2018، نشرت مجلة Science إنجازًا بحثيًا علميًا كبيرًا حققه فريق Zuo Zhiwei من كلية علوم المواد والتكنولوجيا بجامعة ShanghaiTech - تعزيز تحويل الميثان بالضوء. المفتاح في عملية التحويل هو إيجاد نظام تحفيز تآزري رخيص وفعال لمحفز قائم على السيريوم ومحفز كحولي، والذي يحل بشكل فعال المشكلة العلمية المتمثلة في استخدام الطاقة الضوئية لتحويل الميثان إلى منتجات سائلة في درجة حرارة الغرفة في خطوة واحدة، ويوفر حل جديد واقتصادي وصديق للبيئة لتحويل غاز الميثان إلى منتجات كيميائية ذات قيمة مضافة عالية، مثل وقود الصواريخ.