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納米葡萄藤儲存氫燃料

2026-04-12 08:04:255329

鈣原子不成串，會沿著碳炔鏈分布，就像葡萄結在藤蔓上，而且每個鈣原子會結合多達6個氫原子，

這是一種納米尺度的葡萄藤，掛著氫原子葡萄串，有朝一日可為你的汽車提供優異的葡萄酒氫燃料。來源：賴斯大學賴斯大學（Rice University）的研究人員已經確定，有一種晶格，就是鈣裝飾的線型碳（carbyne），它很有潛力，儲存氫的水平很容易超過美國能源部（DOE）的目標，作為一種“綠色”替代燃料，用於汽車。從(cong)發(fa)展(zhan)上(shang)看(kan)，納(na)米(mi)儲(chu)能(neng)技(ji)術(shu)已(yi)經(jing)加(jia)快(kuai)，近(jin)年(nian)來(lai)，跡(ji)象(xiang)很(hen)明(ming)顯(xian)，全(quan)世(shi)界(jie)實(shi)驗(yan)室(shi)都(dou)提(ti)出(chu)各(ge)種(zhong)途(tu)徑(jing)，使(shi)用(yong)碳(tan)納(na)米(mi)管(guan)和(he)納(na)米(mi)帶(dai)作(zuo)為(wei)媒(mei)介(jie)。但(dan)是(shi)，他(ta)們(men)考(kao)慮(lv)的(de)尺(chi)度(du)可(ke)能(neng)不(bu)夠(gou)小(xiao)，這(zhe)是(shi)根(gen)據(ju)一(yi)項(xiang)新(xin)的(de)研(yan)究(jiu)所(suo)說(shuo)，這(zhe)項(xiang)研(yan)究(jiu)來(lai)自(zi)理(li)論(lun)物(wu)理(li)學(xue)家(jia)鮑(bao)裏(li)斯(si)•雅克布孫（Boris Yakobson）的實驗室，發表於上周的在線期刊《納米快報》（Nano Letters）。雅克布孫是賴斯大學卡爾•胡塞爾門工程主席（Karl F. Hasselmann Chair in Engineering），也是材料科學、機械工程和化學教授。碳炔（Carbyne）是一串碳原子鏈；這就是你會得到的，你能從石墨烯切片上拉下一根線體，從方式上看，就像從毛衣上拉下一條鬆散的線。“一根單原子碳杆（one-atom rod of carbon）已經是盡可能細了，比碳納米管更細，”雅克布孫說。 xianxingtanbeirenweishiyizhongqitecailiao，danzuijindeshiyanbiaoming，takeyihecheng，erqiewending，zaishiwenxia，cunchujibenshangshiyouyide。zheshihenzhongyaode，yakebusunshuo，yinweiqitanamichidudecailiao，rutannamiguan、石墨烯甚至巴基球（buckyballs），都可以有效地進行氫的存儲，隻是條件太冷。正是鈣可以做為餌料，使室溫存儲可適用於線型碳。形成晶格後，線型碳單獨而言，理論上可存儲大約相當於其重量50%的氫，遠高於6.5%的容量目標，這一目標是美國能源部2015年設定的。但是，這種弱鍵合起作用，隻能是在非常低的溫度下，雅克布孫說。加上鈣就不是這樣。它使晶格在吸收氫時，鍵能（binding energy）會hui有you利li於yu有you效xiao的de室shi溫wen可ke逆ni儲chu存cun。由you於yu鈣gai原yuan子zi不bu成cheng串chuan，它ta們men的de分fen布bu就jiu會hui沿yan著zhe碳tan炔que鏈lian進jin行xing，就jiu像xiang葡pu萄tao結jie在zai藤teng蔓man上shang，而er且qie每mei個ge鈣gai原yuan子zi會hui結jie合he多duo達da6個氫原子；這會賦予這一網絡一種潛在的存儲容量，大約相當於8%的自身重量。因為這種單原子鏈支架明亮通風，就會有更多的空間讓氫聚集。雅克布孫和他的同事提出一些可擴展戰略，進行實際的氫儲存。有一種類似所謂的金屬有機框架（metal organic frames），就是最近雅克布孫的實驗室研究的，是一種金剛石狀的晶格，可以使5個氫原子吸附在一個鈣原子上；碳原子數在每個鏈上都會決定總體容量。另一種策略是，他們建議，從石墨烯上拉下鈣裝飾的原子鏈，這可作為一種框架，形成陣列。雅克布孫表示，很難估計什麼時候這些或其他一些轉變會發生。“但dan是shi，我wo很hen樂le觀guan。從cong這zhe一yi理li論lun概gai念nian看kan，根gen據ju線xian型xing碳tan合he成cheng的de實shi驗yan證zheng據ju，以yi及ji研yan究jiu過guo的de有you機ji金jin屬shu框kuang架jia結jie構gou，可ke能neng需xu要yao兩liang至zhi三san年nian來lai形xing成cheng線xian型xing碳tan網wang絡luo，並bing要yao說shuo，需xu要yao一yi到dao兩liang年nian來lai調tiao整zheng鈣gai富fu集ji（calcium enrichment），這樣獲得的材料就具有良好的性能，可吸附氫，”他說。“因此，過三到五年，就可以有一個工業樣品，然後擴大規模。也就是說，這需要緊張的工作，也需要一些運氣。”

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