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纳米容器 碳巴克球促氢燃料电池发展种植

发布时间:2020-04-19 17:46:57 阅读: 来源:脱模剂厂家

纳米容器 碳巴克球促氢燃料电池发展

一些日子以来,碳纳米管和碳纳米导线好像吸引了所有的关注。但是,其实我们都不应该忽视另一个很有前途的碳分子结构——造型独特的纳米巴克球。巴克球这个名称,是以Buckminster Fuller的名字来命名的,它包含了60个碳原子。碳原子构成的球形结构分子也俗称富勒烯球碳(fullerenes),在富勒烯球碳成员里,最小的就是巴克球了。这种巴克球能容纳2000个之多的原子。

如今,莱斯大学(Rice University)的最新研究表明,碳巴克球能够用于存储氢,而且储存时的密度足以和木星的中心密度相匹敌。对于替代能源行业来说,氢的存储方式是难度最大的一个挑战。同时氢燃料电池和氢燃料领域的研究,对于人类摆脱对传统化石燃料的依赖是很关键的,也为很多人所看好。但是,氢存储的客观难度,制约了这些新技术在民用经济领域的大规模发展。而且我们都知道,氢轻得令人难以置信。所以,在汽车领域,为了让氢能和汽油进行大规模竞争,在燃料的补充上,就需要以密度更大的液态氢的方式来补充,这是一个难度很高的挑战。

这项新研究的成果将作为2008年3月的《美国化学界》(American Chemical Society)杂志定期刊物《纳米快报》(NanoLetters)的封面文章发表。这项氢存储方面的研究前后耗资10亿美元,由美国能源局赞助。主管这项研究的研究员,莱斯大学的机械工程学和材料科学教授BorisYakobson为这个最新结果激动万分。他表示,“通过我们的计算,这项研究表明,一些巴克球是能够储存大量的氢的,而且其储存密度几乎赶得上金属。结果显示,巴克球能储存大概占他们自重的8%的氢。在室温下,这个成绩已经相当不错了,比起对比目标的6%来说高了不少。”

Yakobson承认,把氢储存在分子容器里的想法由来已久。确切地说,巴克球用来容纳氢这个想法在过去就已经为人所知了。然而,Yakobson,还有之前的Olga Pupysheva和Amir Farajian两位博士后研究员的新研究中,方才提出了第一个用来计算在巴克球被破坏以前所能容纳的氢原子数量的方法。

这个结果很有意思。20年前,巴克球第一次在莱斯大学被发现,如今,这项关于巴克球的新研究又在莱斯大学展开。Yakobson解释了那些小球是怎么储存氢的,他指出,“碳原子之间的化学键,是自然界最强大的化学键之一,这些化学键能够形成目前所知的最硬的物质钻石。而且我们的研究表明,要想使这些富勒烯球碳里的碳-碳化学键变形或破坏的话,需要很大的内在压力。”

研究员们运用一种先进的计算机模型,可以推算出这种新存储方法的具体细节。当氢原子被注入巴克球后,这个模型可以具体衡量巴克球里的碳原子之间的化学键的强度。这个模式用于计算这些各种尺寸的富勒烯球碳结构是尤其理想的,它不仅仅能显示出巴克球能储存的氢原子个数,而且能模拟出当内部最大储存能力被突破的时候,巴克球是怎样破裂的。

Yakobson表示,充满氢的巴克球理论上可以像粉末一样储存。他表示,“它们可能会聚合成不太坚硬的分子晶体,或者形成一种细小的粉末。这些充满氢的巴克球的分子形成的晶体或粉末状物质,在某些条件下,应该可以用来释放纯氢以供燃料电池或其他形式的引擎使用。”

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