一種創(chuàng)新方法可以將納米粒子變成簡單的儲氫庫。這種高度揮發(fā)性的氣體被認(rèn)為是未來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，并允許氣候友好型鋼鐵和水泥生產(chǎn)——這取決于氫氣的方式生成。然而，儲存氫氣的成本很高：要么必須將氣體保存在高達 700 巴的加壓罐中，要么必須將其液化，這意味著將其冷卻至負(fù) 253 攝氏度。這兩個過程都消耗額外的能量。
由 DESY 的 Andreas Stierle 領(lǐng)導(dǎo)的團隊為另一種方法奠定了基礎(chǔ)：將氫儲存在由貴金屬鈀制成的微小納米粒子中，直徑僅為 1.2 納米。鈀可以像海綿一樣吸收氫的事實早已為人所知。“然而，直到現(xiàn)在，再次從材料中取出氫還是一個問題，”Stierle 解釋說。“這就是為什么我們正在嘗試直徑只有大約一納米的鈀粒子。”一納米是一毫米的百萬分之一。
為了確保微小顆粒足夠堅固，它們由稀有貴金屬銥制成的核心穩(wěn)定。此外，它們還附著在石墨烯載體上，這是一種極薄的碳層。“我們能夠?qū)⑩Z顆粒以僅兩納米半的間隔附著在石墨烯上，”DESY NanoLab 負(fù)責(zé)人 Stierle 報告說。“這導(dǎo)致了一個規(guī)則的、周期性的結(jié)構(gòu)。”該團隊還包括來自科隆大學(xué)和漢堡大學(xué)的研究人員，他們在美國化學(xué)學(xué)會 (ACS) 期刊ACS Nano 上發(fā)表了其研究結(jié)果。
DESY 的 X 射線源 PETRA III 用于觀察鈀顆粒與氫接觸時會發(fā)生什么：基本上，氫粘附在納米顆粒的表面，幾乎沒有任何滲透到內(nèi)部。納米顆粒可以被描繪成類似于巧克力：中心的銥堅果，包裹在一層鈀中，而不是杏仁糖，巧克力的外面涂有氫氣?；厥諆Υ娴臍錃庵恍杼砑由倭繜崃?氫從粒子表面迅速釋放出來，因為氣體分子不必從簇內(nèi)部推出。
“接下來，我們想找出使用??這種新方法可以實現(xiàn)的存儲密度，”Stierle 說。然而，在進行實際應(yīng)用之前，仍然需要克服一些挑戰(zhàn)。例如，其他形式的碳結(jié)構(gòu)可能是比石墨烯更合適的載體——專家們正在考慮使用含有微小孔隙的碳海綿。大量的鈀納米粒子應(yīng)該適合這些。
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