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储氢新思路:“纳米夹心巧克力”

 发布时间:2022-04-15    点击量:80

文|陈根

氢能源是一种公认的清洁能源,在众多能源中作为低碳和零碳能源脱颖而出,可为飞机、轮船和卡车等提供环境友好型燃料。自1965年美国开始研制液氢发动机以来,相继研制成功了各种类型的喷气式和火箭式发动机。

此外,利用液氢代替柴油,用于铁路机车或一般汽车的研制也十分活跃。氢汽车靠氢燃料、氢燃料电池运行也是沟通电力系统和氢能体系的重要手段。21世纪,我国和美国、日本、加拿大、欧盟等都制定了氢能发展规划。

目前,储氢方法主要分为低温液态储氢、高压气态储氢和储氢材料储氢三种,其中以气态储氢为主。高压气态储氢成为市场主流主要是因其简便易行、充放气速度快、在常温下就可进行,而且其成本较低,但是气态储氢普遍存在安全隐患。

同时,低温液态储氢因技术难度大,氢气液化成本高,能量损失大,需要好的绝热装置来隔热等因素,在短期内难以实现突破发展。而固态储氢材料储氢性能狠好,是三种方式中最为理想的储氢方式,但目前还没有还没开发出更适合的储存技术。

陈根:储氢新思路——“纳米夹心巧克力

针对这些问题,近日,德国科学家提出了一种储存氢的新方法:将氢储存在由贵金属钯制成的微小纳米粒子中,这种粒子直径仅为1.2纳米(一毫米的百万分之一)。

一般而言大家都能明白,钯可以像海绵一样吸收氢,但为了确保微小粒子足够坚固,中心由稀有贵金属铱制成。它的构成过程可以被描绘成一块巧克力:中心的铱是“坚果",包裹在一层钯中,巧克力的外面涂有氢气。

在进行研究观测时,科学家发现,氢粘附在纳米颗粒的表面,几乎完全没有渗透到内部。此外,回收储存的氢气只需添加少量热量,氢就可从粒子表面迅速释放出来。

未来,该“纳米夹心巧克力"技术或可成为创新能源载体。目前,相关研究成果“Hydrogen Solubility and Atomic Structure of Graphene Supported Pd Nanoclusters",已发表在ACS Nano期刊上。

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