高效存儲氫的納米復合材料研制成功

據美國物理學家組織網近日報道，美國科學家設計出了一種新的儲氫納米復合材料，它由金屬鎂和聚合物組成，能在常溫下快速吸收和釋放氫氣，這是氫氣儲存和氫燃料電池等領域取得的又一個重大突破。
　　上世紀70年代，人們開始將氫氣看成化石燃料的替代品并對其寄予厚望，因為氫氣燃燒后得到的副產品只有水，而其他碳氫化合物燃料燃燒后會噴射出溫室氣體和有害污染物。另外，同汽油相比，氫氣的質量更輕，能量密度更大且來源豐富。
　　但氫氣要想作為燃料替代汽油，就必須解決兩大難題：如何安全且密集地存儲，以及如何更容易獲得。最近幾年，科學家一直嘗試解決這兩個問題。他們試著將氫氣“鎖”在固體中；試著在更小的空間內存儲更多氫氣，同時讓氫氣的反應性很低——要讓氫氣這種易揮發的物質保持穩定，低反應性非常重要。然而，大多數固體只能吸收少量氫氣，同時，還需要對整個系統進行極度地加熱或冷卻來提升其能效。
　　現在，美國能源部勞倫斯伯克利國家實驗室的科學家設計出了一種新的納米儲氫復合材料，其由金屬鎂納米離子散落在一個聚甲基丙烯酸甲酯（同樹脂玻璃有關的聚合物）基質組成。新材料在常溫下就能快速地吸收和釋放氫氣，在吸收和釋放氫氣的循環中，金屬鎂也不會氧化。
　　研究人員詹弗·厄本表示，這項研究表明，在設計納米復合材料中，他們能夠突破基本的熱力學和動力學障礙，讓物質很好地結合在一起；而且也能有效地平衡新復合材料中的聚合物和納米金屬粒子，從而為其他能源研究領域解決相關問題提供借鑒。
　　厄本和同事克里斯蒂安·基思洛維斯基使用美國能源部下屬的國立電子顯微鏡中心的TEAM 0.5顯微鏡觀察到了散落在聚合物內的單個鎂納米晶體。TEAM 0.5顯微鏡是全球功能最強的電子顯微鏡，能在0.5埃（大約是碳原子尺寸的三分之一，也是原子尺度研究的一個關鍵尺寸）分辨率下直接觀察和分析納米結構。使用該顯微鏡，研究人員也能追蹤到“瑕疵”——晶體內的不規則排序和原子空白，據此，科學家能以前所未有的精度和準確度理解新儲存材料中的氫原子行為。
　　基思洛維斯基說：“使用TEAM 0.5顯微鏡，可以證實這種材料中存在著氫氣，并可以直接給新材料中的氫原子陣列直接拍照，讓我們更好地觀察氫原子的行為。”