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可储氢的“纳米巧克力”结构创建

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2021-12-30 10:27
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必威在线注册  必威在线注册日报北京12月29日电 (记者张梦然)据美国化学学会(ACS)期刊《ACS Nano》上发表的一项研究,德国电子同步加速器(DESY)团队开发出一种创新方法,可将纳米粒子变成简单的储氢库。

  具有高度挥发性的氢气被认为是未来很有前途的能源载体,可为飞机、船舶和卡车提供气候友好型燃料,并允许生产气候友好型钢铁和水泥——这取决于氢气如何生成。然而,储存氢气的成本很高:要么将气体保存在压强高达700巴(压强单位,1巴=100千帕)的加压罐中,要么将其液化,这意味着须将其冷却至-253℃。这两个过程都会消耗额外的能量。

必威在线注册  DESY纳米实验室负责人安德雷斯·斯蒂尔领导的团队设计了一种新方法,将氢储存在由贵金属钯制成的直径仅为1.2纳米的微小纳米粒子中。钯可以像海绵一样吸收氢的事实早已为人所知。

  这些微小粒子足够坚固,它们由稀有贵金属铱制成的核也很稳定,并附着在石墨烯载体上。斯蒂尔说:“我们能够将钯粒子以仅2.5纳米的间隔附着在石墨烯上。这会形成一种规则的、周期性的结构。”

  DESY的X射线源PETRA Ⅲ用于观察当钯粒子与氢接触时会发生什么:本质上,氢黏附在纳米粒子的表面,几乎没有任何气体渗透到内部。纳米粒子就像是一种巧克力结构:中心是铱“坚果”,包裹在一层钯中,外部是由氢气包裹的“巧克力”。回收储存的氢气只需稍微加热,氢就会从粒子表面迅速释放出来,因为气体分子不必从簇内部推出。

  斯蒂尔表示,接下来,研究人员希望确定使用这种新方法可以实现的存储密度。然而,在进行实际应用之前,仍然需要克服一些挑战。例如,其他形式的碳结构或是比石墨烯更合适的载体,研究人员正在考虑使用含有微孔的碳海绵。


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