科学:科学家说氮化硼石墨烯混合动力汽车可能适合下一代绿色汽车!

发布时间:2020-06-22 20:44:03

来源:阿拉尔之声

科学:科学家说,氮化硼石墨烯混合物可能适用于下一代绿色汽车!

据莱斯大学的科学家说,用氮化硼纳米管柱隔开的石墨烯层可能是在汽车中储存氢燃料的合适材料。

能源部为储存材料设定了一个基准,使氢成为轻型汽车的实用燃料。材料科学家鲁兹贝沙沙瓦里的赖斯实验室已在一项新的计算研究中确定了柱撑氮化硼和石墨烯为候选材料。

ShahSavari和Farzanehshayeganfar的这项研究发表在美国化学学会杂志(Langmuir)上。

沙沙瓦里的实验室通过计算机模型确定了弹性和弹性柱状石墨烯的结构,随后将氮化硼纳米管加工成混合物,以模拟一种独特的三维结构。制备了与石墨烯无缝结合的氮化硼纳米管样品。

就像建筑物中的柱子在楼层之间留下空间一样,氮化硼石墨烯的柱子为氢原子提供空间。挑战是让它们进入,并在需要时保持足够的数量和出口。

在最新的分子动力学模拟中,研究人员发现柱撑石墨烯或柱撑氮化硼石墨烯能提供丰富的比表面积(约每平方米2547平方米),并且在环境条件下具有良好的可循环利用性。他们的模型表明,在材料中添加氧气或锂可以使它们更好地与氢结合。

他们重点研究了四种变体:氮化硼的柱撑结构或掺杂氧或锂的柱撑氮化硼石墨烯。事实证明,掺氧氮化硼石墨烯在室温和环境压力下是最好的,占其重量的11.6%(体积容量)和约60g/L(体积容量);很容易超越具有竞争力的技术,如多孔氮化硼、金属氧化物和碳纳米管。

在-321华氏度的寒冷天气中,这种材料的氢质量为14.77%。

美国能源部目前的经济储存介质是在中等条件下储存超过5.5%的重量和每升40克的氢,最终目标是7.5%的重量和70克的每升氢。

沙沙瓦里说:由于范德华力弱,氢原子被吸附在未掺杂的氮化硼石墨烯上。当材料中掺杂氧气时,原子与混合物紧密结合,产生更好的进入氢表面。沙沙瓦里说,氢气可能在压力下运输,并在释放压力时被抽走。

由于电荷的性质及其相互作用,在基片上加入氧气使我们有很好的成键,他说。众所周知,氧和氢具有良好的化学亲和力。

他说,氮化硼与石墨烯结合的极化特性和石墨烯本身的电子迁移性使材料在应用中高度可调。

我们正在寻找的是最好的,萨沙·萨瓦里(SashaSavari)说。他描述了理想的条件,即材料的表面积和重量之间的平衡,以及工作温度和压力的平衡,这只能通过计算建模来完成,因为我们可以非常快地测试许多变化。实验人员需要数月时间才能在几天内完成这项工作。

他说,这些结构应该足够坚固,可以轻易超过能源部规定的氢燃料罐承受1500次充放电循环的要求。