一种创新的方法可以把纳米颗粒变成简单的储氢器。这种高度挥发性的气体被认为是未来很有前途的能源载体，例如，它可以为飞机、船舶和卡车提供气候友好型燃料，也可以用于气候友好型的钢铁和水泥生产——这取决于氢气的产生方式。
然而，储存氢气的成本很高:要么必须将氢气保存在高达700巴的加压罐中，要么必须将其液化，这意味着将其冷却到零下253摄氏度。这两个过程都会消耗额外的能量。
由DESY的Andreas Stierle领导的团队已经为另一种方法奠定了基础:将氢储存在由贵金属钯制成的微小纳米颗粒中，直径只有1.2纳米。钯可以像海绵一样吸收氢，这一事实已经知道一段时间了。”然而，直到现在，从材料中提取氢气仍然是个问题。”Stierle解释道。“这就是为什么我们正在尝试直径只有一纳米的钯粒子。”一纳米是一毫米的百万分之一。
为了确保这些微小粒子足够坚固，它们被一个由稀有贵金属铱制成的核心所稳定。此外，它们还附着在石墨烯支架上，这是一层极薄的碳。“我们能够将钯粒子以2.5纳米的间隔附着在石墨烯上。”DESY纳米实验室负责人Stierle报道说。这就形成了一个规则的、周期性的结构。该团队还包括来自科隆大学和汉堡大学的研究人员，他们在美国化学学会(ACS)杂志上发表了他们的发现ACS Nano．
DESY的x射线源PETRA III被用来观察钯粒子与氢接触时会发生什么:本质上，氢粘附在纳米颗粒的表面，几乎没有穿透内部。
纳米颗粒可以被描绘成类似巧克力的样子:中心是一个铱坚果，外面包裹着一层钯，而不是杏仁蛋白软糖，外面是一层氢涂层的巧克力。回收储存的氢气所需要的只是添加少量的热量;氢气从粒子表面迅速释放出来，因为气体分子不需要从星系团内部挤出来。
“接下来，我们想知道使用这种新方法可以达到什么样的存储密度。”Stierle说。然而，在进行实际应用之前，仍然需要克服一些挑战。例如，其他形式的碳结构可能是比石墨烯更合适的载体——专家们正在考虑使用含有微小孔隙的碳海绵。大量的钯纳米颗粒应该能装进这些。
DESY最新一期的研究杂志“femto”探讨了氢经济和可持续能源供应的这一和其他创新概念。该杂志解释了基础研究如何有助于能源转型的创新。这不仅涉及使用氢作为能量载体，还涉及可持续的太阳能电池和新形式的能源生产，以及在研究本身实现更高的能源效率，例如在运行大型粒子加速器时。
DESY是世界领先的粒子加速器中心之一，研究物质的结构和功能——从微小基本粒子的相互作用和新型纳米材料和重要生物分子的行为，到宇宙的伟大奥秘。DESY在汉堡和zeeuthen开发和建造的粒子加速器和探测器是独特的研究工具。
它们产生了世界上最强烈的x射线辐射，加速粒子以记录能量，并打开了通往宇宙的新窗口。DESY是德国最大的科学协会Helmholtz协会的成员，并获得德国联邦教育和研究部(BMBF)(90%)和德国汉堡和勃兰登堡联邦州(10%)的资助。
参考:
石墨烯负载Pd纳米团簇的氢溶解性和原子结构D. Franz, U. Schröder, R. Shayduk, B. Arndt, H. Noei, V. Vonk, T. michelely, A. Stierle;ACS Nano, 2021;DOI: 10.1021 / acsnano.1c01997
来源:https://www.desy.de/index_eng.html