储存氢气的纳米巧克力

一种创新方法可以将纳米粒子变成简单的储氢库。这种高度挥发性的气体被认为是未来很有前途的能源载体，例如，它可以为飞机、船舶和卡车提供气候友好型燃料，并允许气候友好型钢铁和水泥生产——这取决于氢气的方式生成。然而，储存氢气的成本很高：要么必须将气体保存在高达 700 巴的加压罐中，要么必须将其液化，这意味着将其冷却至负 253 摄氏度。这两个过程都消耗额外的能量。

由 DESY 的 Andreas Stierle 领导的团队为另一种方法奠定了基础：将氢储存在由贵金属钯制成的微小纳米粒子中，直径仅为 1.2 纳米。钯可以像海绵一样吸收氢的事实早已为人所知。“然而，直到现在，再次从材料中取出氢还是一个问题，”Stierle 解释说。“这就是为什么我们正在尝试直径只有大约一纳米的钯粒子。”一纳米是一毫米的百万分之一。

为了确保微小颗粒足够坚固，它们由稀有贵金属铱制成的核心稳定。此外，它们还附着在石墨烯载体上，这是一种极薄的碳层。“我们能够将钯颗粒以仅两纳米半的间隔附着在石墨烯上，”DESY NanoLab 负责人 Stierle 报告说。“这导致了一个规则的、周期性的结构。”该团队还包括来自科隆大学和汉堡大学的研究人员，他们在美国化学学会 (ACS) 期刊ACS Nano 上发表了其研究结果。

DESY 的 X 射线源 PETRA III 用于观察钯颗粒与氢接触时会发生什么：基本上，氢粘附在纳米颗粒的表面，几乎没有任何渗透到内部。纳米颗粒可以被描绘成类似于巧克力：中心的铱坚果，包裹在一层钯中，而不是杏仁糖，巧克力的外面涂有氢气。回收储存的氢气只需添加少量热量;氢从粒子表面迅速释放出来，因为气体分子不必从簇内部推出。

“接下来，我们想找出使用​​这种新方法可以实现的存储密度，”Stierle 说。然而，在进行实际应用之前，仍然需要克服一些挑战。例如，其他形式的碳结构可能是比石墨烯更合适的载体——专家们正在考虑使用含有微小孔隙的碳海绵。大量的钯纳米粒子应该适合这些。

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