金-鈀合金比純鈀更好儲存氫氣

據(ju)國(guo)外(wai)網(wang)站(zhan)報(bao)道(dao)，吸(xi)氫(qing)材(cai)料(liao)主(zhu)要(yao)用(yong)於(yu)儲(chu)氫(qing)和(he)淨(jing)化(hua)，因(yin)此(ci)可(ke)用(yong)作(zuo)清(qing)潔(jie)能(neng)源(yuan)的(de)載(zai)體(ti)。最(zui)好(hao)的(de)氫(qing)吸(xi)收(shou)劑(ji)鈀(ba)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)與(yu)金(jin)元(yuan)素(su)合(he)金(jin)化(hua)來(lai)進(jin)一(yi)步(bu)改(gai)善(shan)儲(chu)氫(qing)效(xiao)率(lv)。

由東京工業大學引領的新研究首次解釋了黃金是如何產生這樣的差異，這對於進一步改進是十分有價值的。

儲氫的第一步是化學吸附，其中氣態H2與鈀碰撞並吸附（粘附）在鈀表麵。之後
，化學吸附的H原子擴散到幾個納米深的原子表麵。最近發表在美國國家科學院院刊（PNAS）上的一篇文章報道說，該小組專注於這個緩慢的第二步，而這是整個過程的關鍵。

在純鈀中，與鈀碰撞的氫氣分子中大約隻有1/1000能夠被吸收到內部。然而，當鈀表麵與金合金化時，其吸收速度快40倍以上。

根據該研究，金的含量至關重要，當金原子數略少於單個鈀單層的一半（0.4）時，金含量是最合適的
，此時氫吸收能達到最大化。這是通過熱解光譜法和使用伽馬射線對H原子的深度測量發現的。

金(jin)原(yuan)子(zi)主(zhu)要(yao)位(wei)於(yu)合(he)金(jin)表(biao)麵(mian)。在(zai)純(chun)鈀(ba)中(zhong)，即(ji)使(shi)在(zai)這(zhe)個(ge)深(shen)度(du)以(yi)下(xia)
，儲(chu)氫(qing)也(ye)會(hui)得(de)到(dao)改(gai)善(shan)。因(yin)此(ci)
，金(jin)很(hen)有(you)可(ke)能(neng)是(shi)加(jia)速(su)氫(qing)擴(kuo)散(san)
，而(er)不(bu)是(shi)改(gai)善(shan)其(qi)溶(rong)解(jie)度(du)。

這種擴散作用類似於典型的化學反應，其速率由能壘決定，即H原子必須克服才能穿過鈀原子。勢壘高度是化學吸附H原子的能量與它們必須通過以到達第一個亞表麵位置的過渡態之間的間隙。

根據密度泛函理論（DFT）計算，金原子使化學吸附氫變得不穩定，從而增加其能量並降低能壘。通過使表麵成為H原(yuan)子(zi)不(bu)穩(wen)定(ding)的(de)環(huan)境(jing)，這(zhe)可(ke)以(yi)促(cu)使(shi)它(ta)們(men)更(geng)快(kuai)地(di)滲(shen)透(tou)到(dao)更(geng)深(shen)的(de)位(wei)置(zhi)，而(er)不(bu)是(shi)在(zai)表(biao)麵(mian)徘(pai)徊(huai)。光(guang)電(dian)子(zi)能(neng)譜(pu)表(biao)明(ming)

，金(jin)原(yuan)子(zi)將(jiang)鈀(ba)電(dian)子(zi)的(de)能(neng)量(liang)向(xiang)下(xia)推(tui)，削(xue)弱(ruo)了(le)它(ta)們(men)化(hua)學(xue)吸(xi)附(fu)氫(qing)的(de)能(neng)力(li)。

然而，弱化學吸附的H原子也更容易從表麵解吸，即返回氣相。這個過程解釋了為什麼僅用0.4個厚的單層金來實現氫儲存最大化，如果再添加金

，則氫的解吸超過其擴散，吸氫能力減弱。