新型活性碳有效存储氢能源

新的活性碳材料包含铂催化剂，这样，氢原子可以直接键合到碳粒子表面，然后，在需要的时候释放出来。 “你必须在室温下把气体泵进去，并在需要燃烧时释放出来，”麻省理工学院（MIT）陈守信（Sow-Hsin Chen）说，他是论文的高级作者，这篇论文介绍了这一新的方法。这种存储系统可避免传统储氢所需的成本和重量。 目前的做法有的是液化气体，这需要能源密集型系统和沉重的绝热体，以保持零下423°F的温度；有的是进行高压存储，这就需要强大的泵和强固的容器，要能承受每平方英寸5千至1万磅（PSI）的压力。 使氢结合到高度多孔的海绵状物质，如金属氢化物或活性碳，就有可能利用环境压力和室温，采用更轻，更便宜也更安全的存储容器。设计这类系统的棘手部分，是要找到一种存储介质，使氢原子键合得足够牢固，以防止泄漏，但又没有那么强固，在需要的时候可以挣脱。 据麻省理工学院说，活性碳已经被提出来，作为一种可能的存储介质，可以有效键合游离氢原子，但以前没有一种好方法，用以分析这种材料的行为，并优化它的存储功能。研究究小组分析了活性碳的氢存储，他们使用非弹性中子散射（inelastic neutron scattering），他们认为这能够确定，样品中存在的氢，是作为单个原子还是氢分子。这种方法还可以评估这种气体与存储材料的相互作用。 使用这种方法，他们能够证明，氢进入这种材料是因为一种溢出效应（spillover effect），其中的原子由于存在铂粒子作为催化剂，所以就挣脱分子，并通过碳扩散，这样它们可以键合在碳表面。 他们使用非弹性中子散射方法，直接监控铂掺杂活性碳样本中氢分子的变化，并提供非常确凿的证据，说明大量氢原子可以扩散到碳表面，这是室温下的外溢过程。这种非弹性中子散射方法独一无二，能够揭示氢的状态（原子或分子形态）。这种非弹性中子散射方法的结果表明，可以直接定量评估活性碳吸附的氢数量，这一数量是以原子形态通过外溢实现的。在此，两个铂掺杂活性碳样本具有不同的外溢效应，都进行了研究。这种外溢行为涉及到解离、扩散和吸附氢的铂掺杂活性碳样品，温度从4K到300 K，进行研究都是非弹性中子散射研究。目前这项研究提出的概念是扩散长度和富氢域，都是在铂集群中心周围，这一系统是基于非弹性中子散射数据。 陈守信说，新的分析方法可以精细调节活性碳材料的属性，以提高存储容量。