储存氢气的“纳米巧克力”

时间：2022-06-06 09:52:16来源：

一种创新的方法可以将纳米颗粒变成简单的储氢容器。这种高度挥发性的气体被认为是未来很有前途的能源载体，例如，它可以为飞机、轮船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：要么必须将气体保存在压力高达 700 bar 的加压罐中，要么必须将其液化，这意味着将其冷却至负 253 摄氏度。这两个过程都消耗额外的能量。

由 DESY 的 Andreas Stierle 领导的一个团队为另一种方法奠定了基础：将氢储存在由贵金属钯制成的微小纳米粒子中，直径仅为 1.2 纳米。钯可以像海绵一样吸收氢的事实早已为人所知。“然而，直到现在，再次从材料中取出氢仍然是一个问题，”Stierle 解释说。“这就是为什么我们正在尝试只有大约一纳米宽的钯粒子。”一纳米是百万分之一毫米。

为确保微小颗粒足够坚固，它们由稀有贵金属铱制成的核心稳定。此外，它们还附着在石墨烯支撑物上，即极薄的碳层。“我们能够以两个半纳米的间隔将钯颗粒附着在石墨烯上，”DESY NanoLab 的负责人 Stierle 报告说。“这导致了一个规则的、周期性的结构。”该团队还包括来自科隆大学和汉堡大学的研究人员，他们在美国化学学会 (ACS) 期刊ACS Nano上发表了其研究结果。

DESY 的 X 射线源 PETRA III 用于观察钯颗粒与氢接触时会发生什么：本质上，氢粘附在纳米颗粒的表面，几乎没有任何物质渗入内部。纳米颗粒可以被描绘成类似于巧克力：中心的铱坚果，包裹在一层钯而不是杏仁糖中，外部被氢包裹着巧克力。回收储存的氢气只需添加少量热量;氢从粒子表面迅速释放，因为气体分子不必从团簇内部推出。

“接下来，我们想了解使用这种新方法可以实现哪些存储密度，”Stierle 说。然而，在进行实际应用之前，仍然需要克服一些挑战。例如，其他形式的碳结构可能是比石墨烯更合适的载体——专家们正在考虑使用含有小孔的碳海绵。大量的钯纳米粒子应该适合这些。

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