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美用纳米重力计发掘新储氢材料
来源:氢产业网 发表时间:2021-3-2 8:41:11 阅读:1491

美国科学家最近发现一种大有前途的新型储氢材料。维吉尼亚大学研究人员利用纳米重力计质量检测技术,测量发现含钛过渡金属乙烯复合物可吸附高达12%重量比的氢气,这一数据已大大高于美国能源部预定在2010年达到重量比为5.4%的储氢能力目标。研究结果发表在近期《物理评论快报》上。

低成本、高容量的储氢介质是未来氢燃料电池商业化必不可少的条件。虽然科学家在过去几十年里已研究过各种各样的材料,如碳纳米管、氢笼形水合物(hydrogen-clathrate-hydrate)及其他纳米材料,但尚未发现一种令人满意的材料。

维吉尼亚大学科学家菲利普斯和西瓦拉姆研究开发的过渡金属乙烯复合物成为储氢材料家族的最新成员。菲利普斯表示,一些理论认为,如果将一个钛原子用碳纳米结构隔离开来,钛可与3到5个氢分子产生弱键合。实验中,研究人员以钛乙烯结构为重点,理论预测钛∶乙烯为1∶1时可达成12%重量比的储氢能力,钛∶乙烯为2∶1时则可达成14%重量比的储氢能力,实验结果与之大致相符。

研究人员首先在乙烯气体中蒸发钛原子,钛原子与乙烯结合后沉淀在表面声波(SAW)质量感应器上。一旦沉积完成,研究人员将过剩乙烯从腔内除去,然后通入氢气。在整个过程中,科学家们用纳米重力测定技术测量累积在感应器上的氢气量。由于SAW元件的共振频率会随着氢气量的增加而降低,钛乙烯复合物所吸收的氢气量便可简单地通过测量频率来精确测定。

研究人员相信,被隔离的过渡金属可与氢分子产生比物理吸附强但比化学吸附弱的键合。这是一个优势,因为大部分物理吸附材料只在非常低的温度下才能储氢,相比之下化学吸附材料在吸附过程中会游离出氢分子,这意味着这些材料须在高温下才能和氢形成强键合。

研究人员指出,他们虽然已测量氢气的吸附,但尚未了解它们是怎样释出氢的。研究小组计划将目前研究的材料由毫微克往上增加,同時也希望能探究钛在苯或其他环状有机化合物气体中的键合机制。

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