2024年11月17日 星期日
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冰也可以用来储氢

2019/10/15 15:49:081963

  据http://www.rsc.org/网站报道,有研究表明冰也可以储氢。   是否能够高效储氢是实现“氢能经济”至关重要的先决条件,多年的研究开发出了一系列拥有潜在储氢能力的材料,例如金属有机物架构材料(MOFs)和碳纳米管材料。但是现在美国的理论化学家提出一种更加简单的解决方案:使用冰储氢。   现有的储氢解决方案不但需要很高的压力来保证氢的储存密度,而且放氢过程还需要很高的温度,加氢过程十分复杂并且储氢的重量密度很低。冰可以储存大量的氢,并且能够在室温、常压条件下正常放氢,最重要的是冰相当的廉价。   加州理工学院的WilliamGoddard与他的同事TodPascal和ChristopherBoxe使用复杂的量子力学建模与高性能统计分析软件得出了这样的结论:冰的六边形晶体结构可以高效储氢,并且效率要高于现有一切储氢材料。听起来这种想法十分疯狂,研究人员对于科研报告的发布也十分的紧张,但是模拟实验的结果切实证明了这种方法的可行性。   研究人员的这一创新想法源于对水的相变过程的模拟,在研究过程中他们发现,当冰晶受热开始融化时,水分子将脱离冰晶构架,并形成一种贯穿晶体结构的微小通道。如果这些通道能够允许较大的水分子通过,那么它们是否可以储氢呢?   Goddard通过使用建模方法精准的预测了一系列新型储氢材料(例如MOFs),该研究团队经模拟运算后得出这一结论,在150开氏度下六边形的冰晶结构可以储存自身重量3.8%的氢,要比MOF材料1.3%的储氢量高得多。氢可以在零下几度时存入冰晶,融化冰晶即可放氢。   然而这种方法仍有一些的工程学障碍需要克服,例如冰的表面晶体结构十分容易分解,因此在装载氢气之前应将其碾碎,将完整的晶体结构暴露在外。这种储氢系统在装载了冰和氢之后重量会有所增加,将会降低系统的储氢效率。此外,创造出一种加载高表面积冰的系统,并能够维持其正常使用并不是一件十分轻松的事,因此还需要验证试验证明其可行性。