氢气被认为是一种很有前景的能源载体,可以为飞机、船舶和卡车等提供环保燃料,而且还允许生产气候友好型钢铁和水泥。但是,氢的存储成本十分高昂。要么把气体保存在700巴的压力容器中;要么将其液化,这就意味着把它冷却到零下253度,这两个过程都要消耗额外的能量。科学家已经开发出一种创新的方法,能够将纳米粒子转变成简易储氢仓库。
由德国电子同步加速器的安德烈亚斯·斯蒂尔领导的研究小组已经为新技术奠定了基础,用贵金属钯制成的微细纳米粒子储存氢气,其直径只有1.2纳米。众所周知,钯能像海绵一样吸收氢气。但如何把氢气从材料中重新取出仍是一个问题,这就是我们要尝试一个直径约为1nm的钯粒子的原因。
为保证微粒足够坚固,它们被一种罕见贵金属铱制成的核心所固定。另外,他们被粘附在石墨烯支架上。施蒂尔勒是DESY纳米实验室的负责人,他表示:“我们可以使钯微粒以2.5奈米的间隔粘附到石墨烯上,这会产生一个有规律、周期性的结构。”这些研究结果发表在《ACS Nano》上。
DESY的X射线源PETRA Ⅲ被用于观察当钯颗粒与氢气接触时所发生的情况,他们发现氢气吸附在纳米颗粒表面,几乎不会渗透到里面。由于氢气分子不必从内部挤出,因此只需要微微加热,就能让回收储存的氢气从钯粒子迅速释放。
该团队下一步想搞清楚采用这种新技术可以实现多高的存储密度,但在实际应用前,仍有一些困难需要克服。比如,其他形式的碳结构可能比石墨烯更适合作为载体,专家们正在考虑使用含有微小孔隙的碳海绵。