新型氫燃料電池：由石墨烯包裹鎂納米晶體驅動（dòng）

​新型氫燃料電（diàn）池：由石墨烯包裹鎂納米晶體驅動

伯克利實驗室生產的石墨烯包裹（guǒ）鎂納米晶粉狀混合（hé）物在空氣中是穩定的。這種（zhǒng）混（hún）合物的能量特性顯示（shì）出在氫燃料電池（chí）



氫（qīng）是地球和宇宙中（zhōng）最輕、最豐富的元素（sù）。因此，科（kē）學家們將（jiāng）氫作為一種清潔、無（wú）碳、幾乎是無（wú）限的能源來開發汽車以及從便攜（xié）式發電機到電信塔等一係列其他用途，而水則是燃燒的唯（wéi）一（yī）副產品（pǐn）。



氫動力能源（yuán）與當前汽（qì）車動力係統和其他能源技（jì）術更（gèng）具競爭力，研究人員在（zài）美國能源部勞倫（lún）斯伯克（kè）利國家實驗室(伯克（kè）利實驗室)已經（jīng）開發出一（yī）種新材料配方的強度氫燃料電池（chí），周圍貯氫鎂納米晶體與自動（dòng）薄石墨烯上推進其性能。石墨烯可以保護納米晶體不受氧氣、水分和（hé）汙染物的影響，而微小的自然孔可以讓較小（xiǎo）的（de）氫分子通過。該過（guò）濾工藝克服了金屬氫化物儲氫性能下降的常見問題（tí）。



這些石墨烯包裹的（de）鎂晶體充（chōng）當氫的（de）“海綿”，提供了一種非（fēi）常（cháng）緊湊和安全的（de）方式來吸收和儲（chǔ）存氫。納米晶體還（hái）允許更快的燃（rán）料，並減少整體“油箱”的大小。



金屬（shǔ）氫化物材料儲氫燃料電池汽車的應用，這種材料具有良好的（de）性能，容量，可逆性，動力學和穩定。伯克利（lì）實驗室研究員的一項主要作者新（xīn）燃（rán）料電池（chí）相關公式的研（yán）究的，最近在自然通訊發表。

新型氫燃料電池：由石墨烯包裹（guǒ）鎂納米晶體驅動

氧化石墨烯薄片(紅色（sè）薄片)具有天然的原子級缺陷（xiàn），允許氫氣分子通過，同時阻止氧(O2)和水(H2O)等



在使用這些材料的氫燃料電（diàn）池驅動的汽車中，被稱為“金屬氫（qīng）化物”(與金屬結合的氫)燃（rán）料電池，注入汽車的氫氣將被鎂納米晶體粉末化學吸收，並在低壓（yā）下變（biàn）得安全。這項研究表明了未來氫儲（chǔ）存和使用的可能性。



這些（xiē）材（cái）料代表了一種普遍（biàn）適用的方法來穩定反應性材料，同（tóng）時仍然（rán）利用（yòng）它（tā）們獨特的活性概念，可以廣泛應用於電池、催化和高能材料。這項研究是在伯克利實驗室的分子鑄造和先進光源實驗室進行的，是一個名為HyMARC(氫材料-先進研（yán）究聯盟（méng）)的國家實驗室聯盟的一部分，該聯盟尋求（qiú）更安全、更劃算的氫存儲。



包括（kuò）豐田、本田和通用汽車在內（nèi）的幾家主要汽車製造商已經投資（zī）開發氫燃料電池汽車，但氫燃料電池汽車尚未在汽（qì）車銷售方麵取得重大進展。事實上，豐田去年在美國推出了一款（kuǎn）名為Mirai的小型生產車型（xíng），使用壓縮氫燃料罐，氫（qīng）燃料電池汽車的一個潛在優勢是氫的高比（bǐ）能，這意味（wèi）著（zhe）氫燃料電池可能（néng）比其他電池係統和燃料來源（yuán）的重量更輕，同時產（chǎn）生更多的電能。



衡量氫燃料電池每重量的（de）能（néng）量儲存能力，即所謂的（de）“重力能量密度”，大約是汽油的三倍（bèi）。如果有效利用這一重要特性（xìng），可以擴大（dà）氫基運輸車輛的總行駛裏程，並延長許多其他應用的加油間隔時間。



高容量儲氫汽車遠程應用的性能超過現有電動車電池，如固（gù）定電源,叉車和機場（chǎng）車輛、便攜式電源像筆記本電腦電池充電器、便攜式照明、水和汙水泵和緊急服務設備（bèi），在短期內可能更適合的氫燃料電池,。



金屬氫化物儲存的一（yī）個障礙是在單元循環過程中吸收(吸收)和釋放(解（jiě）吸)氫的速度相對較慢（màn）。在燃料電池（chí）中，涉及氫和氧的單獨化學反（fǎn）應產生電（diàn）子流，電子流以電流的形（xíng）式傳導，產生（shēng）水（shuǐ）作為副產品。另一個關（guān）鍵是（shì）保護鎂不（bú）暴露在空氣中，這將使它不能用於燃料電池。在（zài）分子鑄造廠（chǎng）工（gōng）作（zuò）時，研究人員發現了一（yī）種簡單、可伸縮、成本（běn）效益高的技術，可以將石墨烯片和氧化（huà）鎂納米（mǐ）晶體混合在一（yī）起。注入燃料電池混合物的氫氣（qì）與鎂納米晶體發生反應，形成一種更穩定的分子，稱為（wéi）氫化鎂，同時阻止氧氣進入鎂。



下一步的研究將集中在使用不同類（lèi）型的（de）催化劑可以提高化學反應的速度（dù）和效率進一步提高燃料電池的電（diàn）流轉（zhuǎn）換,在研究不同類型的（de）材料是否還可以提高燃料電池的整體（tǐ）能（néng）力。

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