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桑迪亚国家实验室的科研团队研发车载储氢固体材料 

来源:新材料在线 | 发表时间:2015-10-16 | 

摘要: 科研人员开发了一种新的储氢材料,这种材料有望解决车载储氢系统发展方面长期面临的问题。该研究协会由桑迪亚国家实验室、Lawrence Livermore和伯克利国家实验室组成,美国能源部燃料电池技术办公室将会在未来三年每年提供300万美元的科研经费。

车载储氢系统有助于开发更多经济有效的氢燃料动力汽车。为了解决实际固体氢气储存中遇到的科学问题,该协会将会探索材料合成、高分辨原位表征和多尺度建模等方面的最新技术。“在汽车上储存氢气对于制造氢燃料交通系统至关重要,且氢燃料系统可有效减少社会对原油的依赖,且可以改变目前面临的气候问题。”Mark Allendorf说。在过去,大量的材料被用于固体储氢系统,这为目前的材料分析打下了坚实的基础,同时也为控制这些储氢技术的物理表征技术提供了更好的见解和指导。

桑迪亚国家实验室是国际氢能材料科学方面的急先锋,也是2005年-2010年美国能源部卓越金属氢化物中心的领头羊。该研究项目旨在挖掘合作伙伴的核心能力,包括Lawrence Livermore的理论和建模、桑迪亚的合成化学和伯克利实验室的表征。开发这种氢能固体存储技术绝非易事,该研究项目涉及了伯克利大学的复杂的实验设备以及桑迪亚和Lawrence Livermore的国家的最先进的超级计算机设施。

在过去五年间,FCEV已经成功将这种技术从概念变成了现实。商用FCEV轻型车已经成为了汽车制造商的一项新选择,且具有越来越多的投资,可用于氢燃料基础设施方面的建设,尤其是东北部市场和加利福利亚市场。目前,氢燃料基础设施已经开始建设,可用于压缩氢气。当压缩氢气可为商业化提供巨大的可能性时,这种类型的存储技术却不能满足美国能源部关于车载氢能存储的要求,尤其是在单位体积氢能量的密度和成本方面。“氢能作为一种可运输的燃料,在提供高效能源和实现零排放方面具有非常重要的前景,而目前储氢材料则是最重要的限制因素。”Allendorf说。当不同类型的储氢材料可用于新项目的时候,高储存密度金属复合材料和吸附剂更受青睐。这种新型材料可满足美国能源部的要求,可以提供具有合适能量密度和压力的氢气,可驱动燃料电池汽车的运行。

然而,热力学却对使用氢能来驱动汽车行驶的条件和能量方面有更多的要求。吸附剂可以在很小的空隙中吸附氢能,但是也有缺点,那就是其对于氢气的吸附力有限。而金属复合材料虽能通过化学键来储存氢能,但是其对于氢气的吸附又太强。该项目的策略则是希望开发新型的独立概念来克服这些问题。总的想法就是开发一种可通过模型来控制的材料,且通过实验手段来开发可限制材料性能的过程。通过国家的最先进的技术,我们可以研究氢能和材料之间的反应,例如伯克利实验室先进光源和分子制造实验室等。“通过我们在氢能存储材料方面、表征手段方面,模型化和材料合成方面的深厚基础,我们的目标是开发代码、数据库、合成原型以及表征手段。这些资源打造的新的能力将可以促进材料的发展,并且达到美国能源部对动力学和热力学方面的要求。”Allendorf说。

新材料在线编译整理——翻译:杨超 校正:摩天轮

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