根据美国莱斯大学的最新研究,由氮化硼纳米管支柱分开的石墨烯层可以是储存下一代绿色能源汽车氢燃料的结构材料。
美国能源部制定了使氢气成为轻型车辆实用燃料的储存材料标准。在一项新的计算研究中,由材料科学家Rouzbeh Shahsavari的莱斯大学实验室确认,石墨烯和柱状氮化硼可以满足这些条件。
Shahsavari的实验室已经使用计算机模型来确定柱状石墨烯结构的弹性和韧性。 他们后来将氮化硼纳米管添加到混合物中,并建模了独特的三维结构。 研究人员成功地实现了氮化硼纳米管平滑地结合到石墨烯的样品。
氮化硼石墨烯结构中的柱子为氢原子创造空间,就像建筑物中的柱子为个人在地板之间形成空间一样。研究的主要挑战是使氢原子进入并保持足够的数量(储氢),并且在需要时也可离开(用氢)。
在最近的分子动力学模拟中,研究人员注意到,柱状氮化硼石墨烯或柱状石墨烯提供了约2547平方米/克的足够表面积。他们的模型表明,向材料中添加锂或氧将帮助它们更好地结合氢原子。
根据Shahsavari介绍,氢原子因弱范德华力,被吸附到未掺杂的柱状氮化硼石墨烯。当使用氧作为掺杂材料时,结构产生出用于氢气进入的更好的表面,并且原子与杂化物牢固地键合。Shahsavari指出,这可能导致在一定气压下输送氢并且当压力释放时排出氢。石墨烯的电子迁移率以及与石墨烯结合的氮化硼的极化性质足以使材料非常适合于应用。
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责任编辑:邢云辉
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