鋁鈦合金作催化劑 可低溫捕獲氫原子
2011年11月03日 10:46 4771次瀏覽 來(lái)源: 科技日?qǐng)?bào) 分類(lèi): 新技術(shù)
鈦鋁合金催化材料,為構(gòu)建經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的燃料存取系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。
據(jù)美國(guó)物理學(xué)家組織網(wǎng)11月2日(北京時(shí)間)報(bào)道,美國(guó)德克薩斯大學(xué)達(dá)拉斯分校和華盛頓州立大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn),利用鋁鈦合金作為催化劑,即使在低溫下也能分解并捕獲單個(gè)氫原子。這為構(gòu)建經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的燃料存取系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。相關(guān)研究報(bào)告發(fā)表在近期出版的《自然·材料》雜志網(wǎng)絡(luò)版上。
當(dāng)兩個(gè)氫原子相遇時(shí),它們會(huì)結(jié)合形成一個(gè)非常穩(wěn)定的氫分子。但氫分子必須在極大的壓力和極低的溫度下才能存儲(chǔ),這使想要利用其驅(qū)動(dòng)車(chē)輛或?yàn)榧彝ス╇姸紵o(wú)法成為現(xiàn)實(shí)。因此科學(xué)家希望找到一種材料,能夠在一般的溫度和壓力下,高效存儲(chǔ)單個(gè)氫原子,并在需要時(shí)將其釋放。
而將氫分子轉(zhuǎn)化為氫原子,通常需要催化劑打破兩個(gè)氫原子間的化學(xué)鍵,目前可用的最佳催化材料通常由鈀和鉑等貴金屬制成,其可以有效激活氫,但稀有性和昂貴的造價(jià)限制了它們的廣泛使用。
此次研究小組通過(guò)向鋁中浸注少量鈦形成鋁鈦合金作為激活氫的催化劑,以實(shí)現(xiàn)氫的高效存儲(chǔ)。鋁金屬含量豐富,鈦的自然界含量比貴金屬更加豐富,且在合金中的含量極少。
為了觀測(cè)鋁鈦合金表面是否確有催化反應(yīng)發(fā)生,研究人員在對(duì)溫度和壓力的嚴(yán)格控制下,將基于紅外反射吸收的表面分析新方法、首個(gè)基于原理的催化劑效能和光譜響應(yīng)預(yù)測(cè)模型融入了研究。他們將一氧化碳分子作為探針,一旦原子氫產(chǎn)生,綁定在催化金屬中心的一氧化碳所吸收的波長(zhǎng)便會(huì)變短,表示催化劑正在工作。結(jié)果表明,即使處于非常低的溫度,這一變化仍會(huì)發(fā)生。
科研人員表示,雖然鈦不一定是最佳的催化金屬,但結(jié)果首次顯示鈦鋁合金也能激活氫,并具備經(jīng)濟(jì)、含量豐富等優(yōu)勢(shì)。而作為氫儲(chǔ)存系統(tǒng)的一部分,鋁鈦合金催化材料另一更大優(yōu)勢(shì)在于,鋁能在鈦的輔助下和氫反應(yīng)形成氫化鋁固體,而氫化鋁中存儲(chǔ)的氫可簡(jiǎn)單通過(guò)提高溫度釋放出來(lái),這正是發(fā)展實(shí)用型燃料存取系統(tǒng)的關(guān)鍵一步。
總編輯圈點(diǎn)
與傳統(tǒng)汽車(chē)相比,氫燃料電池車(chē)是將燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能,不需要進(jìn)行燃燒,能量轉(zhuǎn)化效率高達(dá)60%—80%,為內(nèi)燃機(jī)的2—3倍,而且污染少、噪音小。氫燃料電池車(chē)的優(yōu)勢(shì)毋庸置疑,然而劣勢(shì)也顯而易見(jiàn)。盡管氫燃料電池車(chē)的安全性、氫燃料貯存技術(shù)等問(wèn)題正逐步攻克并不斷完善,但成本問(wèn)題依然是阻礙其發(fā)展的最大瓶頸。但愿鋁鈦合金這一不算太貴催化劑的出現(xiàn),能讓氫燃料電池車(chē)普及的步伐邁得更快些。
責(zé)任編輯:安子
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