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          美用納米重力計發掘新儲氫材料
          來源:氫產業網 發表時間:2021-3-2 8:41:11 閱讀:3315

          美國科學家最近發現一種大有前途的新型儲氫材料。維吉尼亞大學研究人員利用納米重力計質量檢測技術,測量發現含鈦過渡金屬乙烯復合物可吸附高達12%重量比的氫氣,這一數據已大大高于美國能源部預定在2010年達到重量比為5.4%的儲氫能力目標。研究結果發表在近期《物理評論快報》上。

          低成本、高容量的儲氫介質是未來氫燃料電池商業化必不可少的條件。雖然科學家在過去幾十年里已研究過各種各樣的材料,如碳納米管、氫籠形水合物(hydrogen-clathrate-hydrate)及其他納米材料,但尚未發現一種令人滿意的材料。

          維吉尼亞大學科學家菲利普斯和西瓦拉姆研究開發的過渡金屬乙烯復合物成為儲氫材料家族的最新成員。菲利普斯表示,一些理論認為,如果將一個鈦原子用碳納米結構隔離開來,鈦可與3到5個氫分子產生弱鍵合。實驗中,研究人員以鈦乙烯結構為重點,理論預測鈦∶乙烯為1∶1時可達成12%重量比的儲氫能力,鈦∶乙烯為2∶1時則可達成14%重量比的儲氫能力,實驗結果與之大致相符。

          研究人員首先在乙烯氣體中蒸發鈦原子,鈦原子與乙烯結合后沉淀在表面聲波(SAW)質量感應器上。一旦沉積完成,研究人員將過剩乙烯從腔內除去,然后通入氫氣。在整個過程中,科學家們用納米重力測定技術測量累積在感應器上的氫氣量。由于SAW元件的共振頻率會隨著氫氣量的增加而降低,鈦乙烯復合物所吸收的氫氣量便可簡單地通過測量頻率來精確測定。

          研究人員相信,被隔離的過渡金屬可與氫分子產生比物理吸附強但比化學吸附弱的鍵合。這是一個優勢,因為大部分物理吸附材料只在非常低的溫度下才能儲氫,相比之下化學吸附材料在吸附過程中會游離出氫分子,這意味著這些材料須在高溫下才能和氫形成強鍵合。

          研究人員指出,他們雖然已測量氫氣的吸附,但尚未了解它們是怎樣釋出氫的。研究小組計劃將目前研究的材料由毫微克往上增加,同時也希望能探究鈦在苯或其他環狀有機化合物氣體中的鍵合機制。

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