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【科普】研究表明,活性炭可以在室温下储存氢气

发布日期:2019-03-20 11:20 来源:活性炭网 作者:活性炭网 浏览数:

由于氢原子仅由单个电子和单个质子组成,其由两个氢原子组成的气态形式可能难以包含。 氢气储存以及 氢气生产 和缺乏基础设施仍然是吸引氢气作为汽车,卡车甚至家庭中碳氢化合

由于氢原子仅由单个电子和单个质子组成,其由两个氢原子组成的气态形式可能难以包含。氢气储存以及氢气生产和缺乏基础设施仍然是吸引氢气作为汽车,卡车甚至家庭中氢化合物燃料的替代品的主要障碍。但是氢气具有多种优势,开发储氢解决方案已成为大量研究的重点。现在麻省理工学院领导的研究团队已经展示了一种方法,可以在室温下以低成本储存氢气。

 

氢存储解决方案属于两种技术之一; 压缩氢气在压力下或作为液体储存的物理储存; 和化学储存,其中氢与另一种材料结合形成氢化物并通过化学反应释放。

物理存储解决方案是更成熟的技术,但在考虑使用氢气来为车辆提供燃料时会产生重大问 压缩氢气需要在高压下储存 - 目前的氢燃料电池车辆,例如梅赛德斯 - 奔驰F-Cell,储存氢气的压力为5,000或10,000 psi - 这需要重型油箱,增加车辆的重量。同时,液态氢在-253°C(-423°F)沸腾,因此需要低温储存,重质绝缘,实际含氢量低于相同体积的汽油。

虽然它们允许氢气以低得多的压力储存,但是将氢气键合到高度多孔的海绵状材料(例如金属氢化物)的化学储存溶液通常需要高温来释放其氢气含量,因为大多数金属氢化物与氢气非常强烈地结合。

以前的研究工作表明,铑基材料可以在室温下储存氢气,并在施加小电流时释放氢气。现在麻省理工学院领导的研究小组已经证明,活性炭也可以在类似条件下储存氢气,并且可以通过简单地释放压力来释放氢气。

活性炭含有铂催化剂,可使氢原子直接键合到碳颗粒表面,并在需要时释放。研究人员表示,由于氢气可以在大气压和室温下储存,因此可以使储罐更轻,更便宜,更安全,从而使氢气动力汽车实用且经济可行。

为了评估氢与活性炭储存材料的相互作用,研究小组使用了一种称为非弹性中子散射(INS)的技术。该方法提供了第一个证据,即涉及“溢出效应”的现象,其中铂颗粒充当催化剂,氢原子从其分子中分离并扩散通过碳,在那里它们与其表面结合。

麻省理工学院核科学与工程系名誉教授,一篇描述新方法的论文的高级作者Sow-Hsin Chen说,它应该可以通过微调大小来增加活性炭材料的存储容量。铂和碳颗粒的浓度。该团队还希望确定一种不如铂金昂贵的催化剂。

一旦存储系统经过调整以达到所需的容量,陈说它应该能够在中等压力下储存氢气 - 可能在500 psi左右 - 并通过简单地释放压力按需释放气体。这是因为当使用溢出效应将氢分子分解成原子时,它们以更少的能量与活性炭结合。

Chen领导的研究团队包括前麻省理工学院的学生刘云,他现在在国家标准与技术研究所和特拉华大学工作; 和台湾核能研究所的研究人员(包括主要作者郑成思,他是麻省理工学院的访问科学家,与陈一起工作了一年),台湾国立清华大学和宾夕法尼亚州立大学。

他们的研究结果发表于8月份在线发表在“物理化学快报 ” 杂志上的一篇论文中,并计划出现在即将出版的印刷版中。


(责任编辑:活性炭网)
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