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科學(xué)家在儲(chǔ)氫系統(tǒng)中使用金屬有機(jī)骨架(MOFs),刷新儲(chǔ)氫容量新紀(jì)錄

2019-01-22 08:39  來源:中國(guó)氫能源網(wǎng)(翻譯)  瀏覽:  

據(jù)國(guó)外網(wǎng)站報(bào)道,氫動(dòng)力汽車排放無污染,可為替代化石燃料運(yùn)輸提供更清潔的方案。但是,為了使氫燃料電池汽車成為主流,科學(xué)家需要開發(fā)出更高效的儲(chǔ)氫系統(tǒng)?,F(xiàn)在,研究人員在ACS的“材料化學(xué)”雜志上報(bào)告表明,通過在儲(chǔ)氫系統(tǒng)中使用金屬有機(jī)骨架(MOFs),在正常儲(chǔ)氫壓力、正常溫度等的運(yùn)行條件下,創(chuàng)造了氫儲(chǔ)存容量的新紀(jì)錄。
 

此次研究,改進(jìn)的儲(chǔ)氫系統(tǒng)可以在降低成本的同時(shí),大大增加汽車的行駛里程。目前的氫燃料電池汽車使用成本昂貴,只能通過笨重的冷卻或壓縮系統(tǒng)來儲(chǔ)存足夠的氫氣,最終達(dá)到用戶可接受的行駛里程。

Jeffrey Long及其同事基于此問題,想知道他們是否可以在正常的常溫常壓的駕駛條件下,使用金屬有機(jī)骨架來儲(chǔ)存更多的氫燃料。金屬有機(jī)骨架是含有與有機(jī)配體配位的金屬離子的化合物。一些金屬有機(jī)骨架的三維結(jié)構(gòu)形成的孔隙強(qiáng)烈吸附氫氣分子并使它們吸引其他分子,這可以使氣體在接近環(huán)境條件下便能夠成功凝結(jié)。

為了確定最佳的儲(chǔ)氫MOF,研究人員測(cè)試了四種不同的化合物,其中包含兩種含鎳和兩種含鈷作為配位金屬。稱為Ni2(m-dobdc)的金屬有機(jī)骨架在一系列壓力和溫度下顯示出最高的儲(chǔ)氫能力。在環(huán)境溫度和比現(xiàn)有氫燃料電池車輛低得多的油箱壓力下,Ni2(m-dobdc)創(chuàng)造了每升金屬有機(jī)骨架晶體11.9克燃料的儲(chǔ)氫能力的新記錄。在相同條件下,金屬有機(jī)骨架顯然具有比壓縮氫氣更大的存儲(chǔ)容量。當(dāng)研究人員通過中子衍射檢查MOF的結(jié)構(gòu)時(shí),他們發(fā)現(xiàn)MOF的單個(gè)孔含有七個(gè)特定的氫氣結(jié)合位點(diǎn),因此最終實(shí)現(xiàn)了氫燃料的密集堆積。

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