儲存氫的“納米巧克力”

　　一種創新的方法可以把納米顆粒變成簡單的儲氫容器。

　　氫氣這種高度揮發性的氣體被認為是一種很有前途的能源載體，例如，它可以為飛機、船舶和卡車提供氣候友好型燃料，還可以生產氣候友好型的鋼鐵和水泥——這取決于氫氣是如何產生的。

　　然而，儲存氫氣的成本很高：要么將氫氣保存在高壓罐中，壓力高達700巴；要么將其液化，這意味著將其冷卻到零下253攝氏度。這兩個過程都要消耗額外的能量。

　　由DESY(德國電子同步輻射加速器)的Andreas Stierle領導的團隊已經為另一種替代方法奠定了基礎：將氫儲存在由貴金屬鈀制成的微小納米顆粒中，其直徑僅為1.2納米。鈀能像海綿一樣吸收氫。

　　Andreas Stierle解釋道：“然而，到目前為止，將氫從這種材料中分離出來仍然是個問題。這就是為什么我們正在嘗試只有一納米直徑的鈀粒子。”

　　一納米是一毫米的百萬分之一。

　　為了確保這些微小的粒子足夠堅固，它們被一個由稀有貴重金屬銥構成的內核所穩定。此外，它們還附著在石墨烯支架上，這是一層極薄的碳層。

　　DESY納米實驗室的負責人Stierle說：“我們能夠以僅兩個半納米的間隔將鈀顆粒附著在石墨烯上。”

　　“這導致了一個有規律的、周期性的結構。”該研究團隊還包括來自科隆大學和漢堡大學的研究人員，他們將研究結果發表在美國化學學會(ACS)的《ACS Nano》雜志上。

　　DESY的X射線源PETRA III被用來觀察鈀粒子與氫接觸時會發生什么：本質上，氫會粘附在納米粒子的表面，幾乎沒有任何氫會滲透到納米粒子簇團內部。

單個簇團的結構剖面

　　納米粒子可以被描繪成巧克力：中心是一個銥堅果，包裹著一層鈀，而不是杏仁蛋白軟糖，巧克力外面包裹著一層氫。

　　回收儲存的氫只需要添加少量的熱量；氫氣會迅速從粒子表面釋放出來，因為氣體分子并不需要從團簇內部擠出來。

　　Stierle說：“下一步，我們想知道使用這種新方法可以達到怎樣的儲存密度。”

　　然而，在實際應用之前，仍有一些挑戰需要克服。例如，其他形式的碳結構可能比石墨烯更適合作為載體——專家們正在考慮使用含有微孔的碳海綿。大量的鈀納米顆粒應該能裝在里面。

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