伯克利實驗室科學家在高容量納米儲氫材料上取得重大突破

自從20世紀70niandaiyilai，qingnengyizhibeichengweihuashiranliaodezuiyouqiantudetidaipin，yinweitabuxiangjiyutanqingderanliaonayanghuipaichuwenshiqitiheyouhaiwuranwu
，qingranshaoweiyideranshaochanwushishui。yuqiyouxiangbi，qingzhongliangqing，youzhegenggaodenengliangmidu
，bingqierongyiliyong。danwomenhaizhijinmeinengshenghuozaiyigeqingjingjishidai，youyigezhongyaoyuanyinbianshi：要yao取qu代dai汽qi油you作zuo為wei燃ran料liao，氫qing氣qi必bi須xu能neng夠gou安an全quan高gao密mi度du儲chu存cun，還hai要yao容rong易yi使shi用yong。由you於yu儲chu氫qing材cai料liao無wu法fa跨kua越yue這zhe些xie障zhang礙ai，儲chu氫qing技ji術shu已yi經jing遠yuan遠yuan落luo後hou與yu其qi他ta清qing潔jie能neng源yuan。

今年來
，科研工作者試圖采用固體儲氫的方式,即提高其儲氫體積密度的同時降低其反應活性——這(zhe)對(dui)於(yu)保(bao)證(zheng)揮(hui)發(fa)性(xing)氣(qi)體(ti)的(de)穩(wen)定(ding)是(shi)必(bi)須(xu)的(de)。然(ran)而(er)，大(da)多(duo)數(shu)固(gu)體(ti)隻(zhi)能(neng)吸(xi)附(fu)很(hen)少(shao)量(liang)的(de)氫(qing)氣(qi)，並(bing)且(qie)需(xu)要(yao)在(zai)極(ji)端(duan)的(de)加(jia)熱(re)或(huo)者(zhe)冷(leng)卻(que)條(tiao)件(jian)進(jin)行(xing)

，這(zhe)樣(yang)一(yi)來(lai)就(jiu)增(zeng)加(jia)了(le)總(zong)的(de)能(neng)量(liang)效(xiao)率(lv)。

日前
，美國能源部（DOE）勞倫斯伯克利國家實驗室的科學家發明了一種新型儲氫合成材料
，它是由鎂金屬納米顆粒嵌入聚甲基丙烯酸甲酯（一種與有機玻璃有關的聚合物）基質中得到的。這種柔軟的納米合成材料可以在常溫下迅速吸收和釋放氫氣而不會在循環後氧化金屬——這是儲氫材料的一個重大突破。

位於伯克利實驗室的納米科學中心的Molecular Foundry無機納米結構研究所副主任
，Jeff urban認ren為wei，這zhe一yi成cheng果guo表biao明ming了le我wo們men有you能neng力li研yan究jiu出chu納na米mi級ji合he成cheng材cai料liao去qu克ke服fu基ji本ben的de熱re力li學xue和he動dong力li性xing方fang麵mian的de障zhang礙ai

，實shi現xian以yi往wang難nan以yi想xiang象xiang的de材cai料liao合he成cheng，他ta還hai指zhi出chu

，他ta們men能neng夠gou在zai新xin材cai料liao中zhong有you效xiao綜zong合he聚ju合he物wu和he納na米mi顆ke粒li的de獨du特te性xing能neng，這zhe對dui其qi它ta能neng源yuan領ling域yu的de相xiang關guan問wen題ti也ye有you一yi定ding的de應ying用yong性xing。

Urban與另外的合作者Ki-Joon Jeon 和 Christian Kisielowski使用國家電子顯微鏡中心（NCEM）的TEAM0.5顯微鏡觀察分散在聚合物中的單個的鎂納米晶體。借助當今世界最先進的電子顯微鏡的高分辨率成像能力，研究人員還能追蹤缺陷——在有序排列的晶體骨架中的原子缺位——從而對這種新型儲氫材料中氫氣的填充情況有更加深刻的認識。

Kisielowski說道：“我們使用TEAM0.5顯微鏡通過與時間有關的光譜學研究，在該材料中發現了氫的存在。這一個研究表明通過TEAM顯微鏡，氫柱的直接顯像是可以實現的。

Jeon稱(cheng)伯(bo)克(ke)利(li)實(shi)驗(yan)室(shi)的(de)獨(du)特(te)性(xing)質(zhi)鼓(gu)勵(li)了(le)跨(kua)部(bu)門(men)間(jian)自(zi)由(you)合(he)作(zuo)。為(wei)研(yan)究(jiu)納(na)米(mi)複(fu)合(he)材(cai)料(liao)中(zhong)氫(qing)能(neng)的(de)吸(xi)收(shou)和(he)釋(shi)放(fang)，他(ta)們(men)團(tuan)隊(dui)特(te)別(bie)向(xiang)伯(bo)克(ke)利(li)實(shi)驗(yan)室(shi)能(neng)源(yuan)環(huan)境(jing)技(ji)術(shu)部(bu)門(men)（EETD）尋求幫助，EETD正是致力於環保的能源製造和儲存技術研究，包括儲氫技術。

Urban還補充道

，“我們這些偉大的科學研究是在伯克利實驗室這種很強的合作氛圍中進行的，我們的成果歸功於將NCEM尖端的顯微鏡技術，EETD的工具和專家以及MSD的材料技術的結合。

注：

本研究在一篇名為Air-stable magnesium nanocomposites provide rapid and high-capacity hydrogen storage without heavy metal catalysts的論文中有報道，該論文在Nature Materials online上。

本研究得到DOE科學辦公室的支持。

Molecular Foundry是DOE五個納米科學研究中心（NSRC）之一。NSRC擁yong有you一yi係xi列lie的de互hu補bu設she施shi
，能neng以yi最zui高gao水shui準zhun為wei研yan究jiu人ren員yuan製zhi造zao

，加jia工gong納na米mi材cai料liao
，提ti供gong材cai料liao的de特te性xing
，是shi國guo家jia納na米mi科ke技ji計ji劃hua最zui大da的de一yi筆bi基ji礎chu設she施shi投tou資zi。 勞lao倫lun斯si伯bo克ke利li國guo家jia實shi驗yan室shi是shi由you加jia州zhou大da學xue管guan理li的de美mei國guo能neng源yuan部bu國guo家jia實shi驗yan室shi。伯bo克ke利li實shi驗yan室shi為wei當dang今jin世shi界jie最zui緊jin迫po的de科ke學xue挑tiao戰zhan包bao括kuo可ke持chi續xu能neng源yuan，氣qi候hou變bian化hua

，人ren類lei健jian康kang和he對dui宇yu宙zhou物wu質zhi和he力li的de認ren識shi等deng提ti供gong解jie決jue方fang案an。該gai實shi驗yan室shi是shi通tong過guo團tuan隊dui科ke學xue
，高gao級ji計ji算suan技ji術shu和he創chuang新xin技ji術shu改gai善shan人ren類lei生sheng活huo的de先xian鋒feng。