作者:徐徐 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2017/12/13 13:12:39
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海绵状晶体使天然气汽车更易储存燃料

一种新的甲烷储存材料可加速天然气驱动汽车的采用进程。

图片来源:Immaterial Labs

 

作为一种代用汽车燃料,天然气或者说甲烷并未获得太多关注。几百万辆由天然气驱动的环境友好型汽车行驶在全世界的道路上,但它们仍然仅占据了售出新车的一小部分。部分原因在于此类车辆需要庞大且昂贵的高压箱来储存足够燃料,以便满足驾驶者的需求。如今,研究人员开发出一种能在低压下储存大量甲烷的新材料。如果他们能阐明如何大量生产这种材料,此项研究或许能加速大容量燃料箱的发展并且推动天然气驱动汽车被更加广泛地采用。

作为高压箱的替代品,研究人员创建了各种像海绵一样的多孔晶体材料。它们能在适度压力下吸收甲烷并且在压力减小时将其释放。一种此类材料是由有机基团连接的金属原子构成的金属有机骨架(MOF)。其中,最好的一种吸附剂是由中国香港研究人员在1999年创建的名为 HKUST-1的MOF。研究证实,每立方厘米吸附剂能储存180立方厘米甲烷气体。这还不错,但仍达不到美国能源部(DOE)设定的目标体积比(v/v)——263。

如今,DOE的目标近在咫尺。由英国剑桥大学化学家David Fairen-Jimenez领导的研究人员提出了一种使 HKUST-1更加致密且将v/v增加至259的简单方法,从而第一次基本上接近DOE的目标。

“一切事情开始于实验室一名博士生犯下的错误。”Fairen-Jimenez介绍说。该团队当时正在尝试各种将HKUST-1转变成一种溶胶凝胶的配方。博士生Tian Tian使一批HKUST-1颗粒悬浮在基于乙醇的溶液中,并将溶液放进离心机,以便把大多数溶剂“驱赶”出去。随后,他计划把容器放到微波炉中烘干,但无意中一个瓶子被落到真空罩下并在那里呆了一个晚上。这使得乙醇缓慢蒸发,而关键之处正在于此。第二天早上,Tian意识到,他留下的是高致密HKUST-1材料。对该配方作的一些调整,使研究人员得以制造出迄今最好的甲烷储存吸附剂。该团队在日前出版的《自然—材料》杂志上报告了这一成果。(徐徐)

 

 
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2017/12/14 8:53:26 utopiatree
wuxinchaliuliuchengyin
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