美國科學家最近發(fā)現(xiàn)一種大有前途的新型儲氫材料。維吉尼亞大學研究人員利用納米重力計質(zhì)量檢測技術(shù)，測量發(fā)現(xiàn)含鈦過渡金屬乙烯復(fù)合物可吸附高達12%重量比的氫氣，這一數(shù)據(jù)已大大高于美國能源部預(yù)定在2010年達到重量比為5.4%的儲氫能力目標。研究結(jié)果發(fā)表在近期《物理評論快報》上。 低成本、高容量的儲氫介質(zhì)是未來氫燃料電池商業(yè)化必不可少的條件。雖然科學家在過去幾十年里已研究過各種各樣的材料，如碳納米管、氫籠形水合物(hydrogen-clathrate-hydrate)及其他納米材料，但尚未發(fā)現(xiàn)一種令人滿意的材料。 維吉尼亞大學科學家菲利普斯和西瓦拉姆研究開發(fā)的過渡金屬乙烯復(fù)合物成為儲氫材料家族的最新成員。菲利普斯表示，一些理論認為，如果將一個鈦原子用碳納米結(jié)構(gòu)隔離開來，鈦可與3到5個氫分子產(chǎn)生弱鍵合。實驗中，研究人員以鈦乙烯結(jié)構(gòu)為重點，理論預(yù)測鈦∶乙烯為1∶1時可達成12%重量比的儲氫能力，鈦∶乙烯為2∶1時則可達成14%重量比的儲氫能力，實驗結(jié)果與之大致相符。 研究人員首先在乙烯氣體中蒸發(fā)鈦原子，鈦原子與乙烯結(jié)合后沉淀在表面聲波（SAW）質(zhì)量感應(yīng)器上。一旦沉積完成，研究人員將過剩乙烯從腔內(nèi)除去，然后通入氫氣。在整個過程中，科學家們用納米重力測定技術(shù)測量累積在感應(yīng)器上的氫氣量。由于SAW元件的共振頻率會隨著氫氣量的增加而降低，鈦乙烯復(fù)合物所吸收的氫氣量便可簡單地通過測量頻率來精確測定。 研究人員相信，被隔離的過渡金屬可與氫分子產(chǎn)生比物理吸附強但比化學吸附弱的鍵合。這是一個優(yōu)勢，因為大部分物理吸附材料只在非常低的溫度下才能儲氫，相比之下化學吸附材料在吸附過程中會游離出氫分子，這意味著這些材料須在高溫下才能和氫形成強鍵合。 研究人員指出，他們雖然已測量氫氣的吸附，但尚未了解它們是怎樣釋出氫的。研究小組計劃將目前研究的材料由毫微克往上增加，同時也希望能探究鈦在苯或其他環(huán)狀有機化合物氣體中的鍵合機制。 |
