由40个硼原子构成的硼球
科学家成功打造出世界上第一颗全部由硼原子构成的“巴基球”(又名富勒烯、足球烯)。与碳基材料的巴基球不同,硼分子最终并没有被塑造成标准的足球形状。但这个由硼构成的新形态有望带来新的纳米材料,并可能在储氢中发挥巨大作用。
Wang的研究团队是在寻找由硼构成的石墨烯类似物时发现这一结构的。他们注意到由40个硼原子构成的原子团似乎具有异乎寻常的稳定性,但科学家并不知道这些原子团到底是以什么样的形状呈现的。进一步的计算和试验揭示它们形成了两种稳定结构:一种是一个几乎扁平的分子;另一种则是由镶嵌形状组成的球状中空结构,类似于碳基巴基球。
与碳基巴基球相比,除了拥有一个不太优雅的形状之外,硼球还形成了一种不同类型的内在键。这使得它们很难作为单独的“积木”加以使用——因为这些原子具有一种彼此相互作用的趋势,但这种反应可能使硼巴基球更利于在链条中进行连接。这种特性同时使得硼球有能力与氢结合在一起——研究人员表示,这让它们能够用来储存氢。
编辑视点:
随着石油资源的日渐匮乏和生态环境的不断恶化,寻找和发展新型能源为全世界所瞩目。氢能被公认为人类未来的理想能源,有如下几方面的原因:(1)氢燃烧释能后的产物是水,是清洁能源;(2)氢可通过太阳能、风能等自然能分解水而再生,是可再生能源;(3)氢能具有较高的热值,燃烧氢气可产生1.25×106 kJ/kg热量,相当于3 kg汽油或4.5 kg焦炭完全燃烧所产生的热量;(4)氢资源丰富,氢可以通过分解水制得
在利用氢能的过程中,氢能的开发和利用涉及氢气的制备、储存、运输和应用四大关键技术。氢的存储是氢能应用的难题和关键技术之一。目前储氢技术分为两大类即物理法和化学法。前者主要包括液化储氢、压缩储氢、碳质材料吸附、玻璃微球储氢等;后者主要包括金属氢化物储氢、无机物储氢、有机液态氢化物储氢等。传统的高压气瓶或以液态、固态储氢都不经济也不安全,而使用储氢材料储氢能很好地解决这些问题。目前所用的储氢材料主要有合金、碳材料、有机液体以及络合物等。
在吸附储氢的材料中,碳质材料是最好的吸附剂,它对少数的气体杂质不敏感,且可反复使用。碳质储氢材料主要是高比表面积活性炭、石墨纳米纤维(GNF)和碳纳米管(CNT)。
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