據美國物理學家組織網(wǎng)近日報道,美國科學家設計出了一種(zhǒng)新的儲氫納米複合材料,它由金(jīn)屬鎂和聚(jù)合(hé)物組成,能在(zài)常溫下快速吸收和釋放氫氣,這是氫氣儲存和氫燃料電池等領域取得的又一個重大突破。
上(shàng)世(shì)紀70年代,人們開始將(jiāng)氫氣看成化石燃料的替(tì)代品並對其寄予厚望,因為氫氣(qì)燃燒(shāo)後得到的副產品隻有水(shuǐ),而其他碳氫化(huà)合物燃料燃燒後會噴射出溫(wēn)室氣體和有害汙(wū)染物。另外,同汽油相比,氫(qīng)氣(qì)的質量更輕,能量密度更大且來源豐富。
但氫氣要想作為燃料替代汽(qì)油,就必須解(jiě)決兩大難題:如何安全且密集地存儲(chǔ),以及如何更容易獲得(dé)。最近幾年,科學家一(yī)直嚐試解決這兩個問題。他們試著將氫(qīng)氣“鎖”在固體中;試著在更小的空間內存儲更多氫氣,同時(shí)讓氫氣的反應性很低??要讓氫氣這種易揮發的物質保持穩定,低反應性非常重要。然而,大(dà)多(duō)數固體隻(zhī)能吸收少量氫氣,同時,還需要對整個係統進行極度地加熱或冷卻來提升其能效。
現在,美國能源部勞倫斯伯(bó)克利國家實驗室(shì)的科學家設計出了一種新的(de)納米儲氫複合材料(liào),其由金屬鎂納米離子散落在一個聚甲基丙烯酸甲(jiǎ)酯(同樹脂玻璃有關的聚(jù)合物)基質組成。新材料在常溫下(xià)就能快速地吸(xī)收和釋放氫氣,在吸收(shōu)和釋放氫氣的循環中,金屬(shǔ)鎂也不會氧化。
研究人員詹弗?厄本表示,這項研究表明,在設(shè)計納米複合材料中,他們能夠突破基本的熱力學和動力學(xué)障礙,讓物質很(hěn)好地(dì)結合在一起;而(ér)且也能有效地平(píng)衡新複合材(cái)料(liào)中的聚合物和納米(mǐ)金屬粒子,從而為(wéi)其他能源研究領域解決相關問(wèn)題提(tí)供借鑒。
厄本和同事克裏斯蒂安?基思洛維斯基使用美國能(néng)源部下屬的國立電子顯(xiǎn)微鏡中心的TEAM 0.5顯微鏡(jìng)觀察到(dào)了散落(luò)在聚合物內的單個鎂納米晶體。TEAM 0.5顯微鏡是全球功能最強的電子顯微鏡,能在(zài)0.5埃(大約是碳原子尺寸的三分之一,也是原子尺度研究的一個關鍵(jiàn)尺寸(cùn))分(fèn)辨率下直接觀(guān)察和分析納米結構。使(shǐ)用該顯微鏡,研究人員(yuán)也能追蹤(zōng)到(dào)“瑕疵”??晶體內(nèi)的不規則排序和原子空白,據此,科學家能以前所未有的精度和準確度理解新儲存材料中的氫原子行為。
基思洛維斯基說:“使用TEAM 0.5顯微鏡,可(kě)以(yǐ)證實這種材料(liào)中存在(zài)著(zhe)氫氣,並可以(yǐ)直接給新材料中的氫原子陣列直(zhí)接拍照,讓我們更好地觀察氫原子的行為。”
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更多>2018-10-12