根據美國萊斯大學的最新研究,由氮化硼納米管支柱分開的石墨烯層可以是儲存下一代綠色能源汽車氫燃料的結構材料。
美國能源部制定了使氫氣成為輕型車輛實用燃料的儲存材料標準。在一項新的計算研究中,由材料科學家Rouzbeh Shahsavari的萊斯大學實驗室確認,石墨烯和柱狀氮化硼可以滿足這些條件。
Shahsavari的實驗室已經使用計算機模型來確定柱狀石墨烯結構的彈性和韌性。 他們后來將氮化硼納米管添加到混合物中,并建模了獨特的三維結構。 研究人員成功地實現了氮化硼納米管平滑地結合到石墨烯的樣品。
氮化硼石墨烯結構中的柱子為氫原子創造空間,就像建筑物中的柱子為個人在地板之間形成空間一樣。研究的主要挑戰是使氫原子進入并保持足夠的數量(儲氫),并且在需要時也可離開(用氫)。
在最近的分子動力學模擬中,研究人員注意到,柱狀氮化硼石墨烯或柱狀石墨烯提供了約2547平方米/克的足夠表面積。他們的模型表明,向材料中添加鋰或氧將幫助它們更好地結合氫原子。
根據Shahsavari介紹,氫原子因弱范德華力,被吸附到未摻雜的柱狀氮化硼石墨烯。當使用氧作為摻雜材料時,結構產生出用于氫氣進入的更好的表面,并且原子與雜化物牢固地鍵合。Shahsavari指出,這可能導致在一定氣壓下輸送氫并且當壓力釋放時排出氫。石墨烯的電子遷移率以及與石墨烯結合的氮化硼的極化性質足以使材料非常適合于應用。
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責任編輯:邢云輝
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