鉅大LARGE | 點擊量:998次 | 2018年10月31日
石墨烯儲能材料有望應用于氫能源汽車
用石墨烯搭建“高樓大廈的天花板和地板”,用氮化硼納米管做“墻壁和柱子”,隔出“房間”讓氫原子住在里面——這就是美國科學家新研發(fā)出的可能應用于未來新能源汽車的儲能材料。
為了使氫成為輕型汽車的實用燃料,美國能源部已為存儲材料設定了標準:當前目標是研發(fā)經(jīng)濟型存儲介質,其中氫存儲質量超過存儲介質質量的5.5%,室溫下每升氫容量超過40克;長期目標則是7.5%的質量指標和每升70克的容量指標。
美國賴斯大學科研人員在美國化學學會新一期《朗繆爾》雜志上報告說,以氮化硼納米管支撐的石墨烯層結構研發(fā)的新材料有望實現(xiàn)甚至超過上述長期目標,可能成為未來新能源汽車存儲氫燃料的理想材料。
通過電腦模型,研究人員測算出柱狀石墨烯層的強度和韌度,隨后將氮化硼納米管加入石墨烯層之間,模擬出可以存儲氫原子的獨特三維結構模型。
為測試氫原子存儲和釋放的最佳狀態(tài),研究人員在這個新結構中,加入了氧元素或鋰元素分別進行實驗。結果顯示,在室溫和常壓下,加入氧元素的新材料結合氫原子的能力更強,質量指標已達11.6%,容量指標則為每升60克。
研究人員表示,這種新材料的結構非常耐用,可輕松達到美國能源部關于氫燃料罐可充放電1500次的指標。
正如同在球拍上尋找“最佳擊球點”一樣,研究人員目前也正在利用電腦模型,不斷測試新變量,以盡快在材料性能(面積、重量)和環(huán)境操作指標(溫度、壓力)間尋找平衡,最終達到理想狀態(tài),而“電腦模型的好處就是可以在幾天內完成數(shù)月實驗才能完成的工作”。