氢能是公认的清洁能源,在许多能源中脱颖而出,可以为飞机、船舶和卡车提供环保燃料。自1965年美国开始开发液氢发动机以来,已经成功开发出各种类型的喷气式和火箭式发动机。
此外,铁路机车或普通汽车的开发也非常活跃,用液氢代替柴油。氢汽车依赖氢燃料,氢燃料电池的运行也是通信电力系统和氢能系统的重要手段。21世纪,中国、美国、日本、加拿大和欧盟都制定了氢能发展计划。
目前,储氢方法主要分为三种:低温液态储氢、高压气态储氢和储氢材料储氢,其中气态储氢是主要方法。高压气态储氢成为市场主流,主要是因为它简单易行,充放速度快,可以在室温下进行,成本低,但气体储氢普遍存在安全隐患。
同时,由于技术难度大、氢液化成本高、能量损失大,低温液体储氢需要优秀的保温装置进行保温,短期内难以实现突破性发展。固体储氢材料具有优异的储氢性能,是三种方法中最理想的储氢方法,但尚未开发出更合适的储氢技术。
针对这些问题,德国科学家最近提出了一种新的储氢方法:将氢储存在贵金属钯制成的小纳米粒子中,直径只有1.2纳米(一毫米百万分之一)。
众所周知,钯可以像海绵一样吸收氢气,但为了保证小颗粒足够坚固,中心是由稀有贵金属铱制成的。它的组成过程可以描述为巧克力:中心的铱是坚果,包裹在一层钯中,巧克力外面涂有氢气。
在研究和观察过程中,科学家们发现氢粘附在纳米颗粒的表面,几乎完全没有渗透到内部。此外,回收储存的氢可以通过添加少量热量迅速从颗粒表面释放出来。
未来,这种纳米夹心巧克力技术可能会成为创新能源的载体。目前,相关研究成果“Hydrogen Solubility and Atomic Structure of Graphene Supported Pd Nanoclusters”已在ACS Nano期刊上发表。