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据外媒报道,研究人员提出一种创新方法,可以将纳米颗粒变成简单的储氢器。
作为一种高挥发气体,氢被认为是富有前景的未来能源载体,可以成为飞机、轮船和卡车中使用的环保型燃料,当然这取决于氢气的生产方式。然而,储氢成本很高,需要将气体保存在高达700 bar的加压容器中,或将其冷却至零下253℃进行液化。这两个过程均需额外耗能。
由德国电子同步加速器(DESY)的Andreas Stierle领导的研究团队为另一种方法奠定了基础,将氢存储在由贵金属钯制成的微小纳米颗粒中,其直径仅为1.2纳米。研究人员表示,钯能像海绵一样吸收氢,“但是从材料中重新提取氢是一个问题,因此正在尝试直径仅约1纳米的钯颗粒。”
为了确保这些微小的颗粒足够耐用,采用由稀有贵金属铱制成的内核进行稳定。此外将其附着在石墨烯载体上,这是一层极薄的碳层。DESY纳米实验室负责人Stierle表示:“研究人员能够以2.5纳米的间距将钯颗粒附着在石墨烯上,从而形成有规律的、周期性的结构。”
研究人员利用DESY的X射线源PETRA III,观察钯颗粒与氢接触时发生的状况。结果显示,氢会粘附在纳米颗粒表面,几乎不会渗透到颗粒内部。据描述,这些纳米颗粒有点像巧克力:中心的铱坚果包裹在一层钯软糖里,外部是氢气巧克力层。重新提取所储存的氢时,只需添加少量的热量,氢气就会迅速从颗粒表面释放出来,因为气体分子不必从团簇(cluster)内部挤出来。
研究人员希望进一步了解,通过这种新方法可以实现的储存密度水平。在实际投入应用之前,仍有一些挑战需要克服。例如,比起石墨烯,其他形式的碳结构可能更适合作为载体。专家们正在考虑采用含微小孔隙的碳海绵,这种材料可能容纳大量钯纳米颗粒。
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