可储氢的“纳米巧克力”结构创建

lixiang007700

科技日报北京12月29日电 （记者张梦然）据美国化学学会（ACS）期刊《ACS Nano》上发表的一项研究，德国电子同步加速器（DESY）团队开发出一种创新方法，可将纳米粒子变成简单的储氢库。

具有高度挥发性的氢气被认为是未来很有前途的能源载体，可为飞机、船舶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：要么将气体保存在压强高达700巴（压强单位，1巴=100千帕）的加压罐中，要么将其液化，这意味着须将其冷却至-253℃。这两个过程都会消耗额外的能量。

DESY纳米实验室负责人安德雷斯·斯蒂尔领导的团队设计了一种新方法，将氢储存在由贵金属钯制成的直径仅为1.2纳米的微小纳米粒子中。钯可以像海绵一样吸收氢的事实早已为人所知。

这些微小粒子足够坚固，它们由稀有贵金属铱制成的核也很稳定，并附着在石墨烯载体上。斯蒂尔说：“我们能够将钯粒子以仅2.5纳米的间隔附着在石墨烯上。这会形成一种规则的、周期性的结构。”

DESY的X射线源PETRA Ⅲ用于观察当钯粒子与氢接触时会发生什么：本质上，氢黏附在纳米粒子的表面，几乎没有任何气体渗透到内部。纳米粒子就像是一种巧克力结构：中心是铱“坚果”，包裹在一层钯中，外部是由氢气包裹的“巧克力”。回收储存的氢气只需稍微加热，氢就会从粒子表面迅速释放出来，因为气体分子不必从簇内部推出。

斯蒂尔表示，接下来，研究人员希望确定使用这种新方法可以实现的存储密度。然而，在进行实际应用之前，仍然需要克服一些挑战。例如，其他形式的碳结构或是比石墨烯更合适的载体，研究人员正在考虑使用含有微孔的碳海绵。