鋁鈦合金可低溫捕獲氫原子
據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)昨日報(bào)道，美國德克薩斯大學(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)。
當(dāng)兩個(gè)氫原子相遇時(shí)，它們會結(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，這使想要利用其驅(qū)動車輛或?yàn)榧彝ス╇姸紵o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。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。
為了觀測鋁鈦合金表面是否確有催化反應(yīng)發(fā)生，研究人員在對溫度和壓力的嚴(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便會變短，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。而作為氫儲存系統(tǒng)的一部分，鋁鈦合金催化材料另一更大優(yōu)勢在于，鋁能在鈦的輔助下和氫反應(yīng)形成氫化鋁固體，而氫化鋁中存儲的氫可簡單通過提高溫度釋放出來，這正是發(fā)展實(shí)用型燃料存取系統(tǒng)的關(guān)鍵一步。
與傳統(tǒng)汽車相比，氫燃料電池車是將燃料的化學(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。氫燃料電池車的優(yōu)勢毋庸置疑，然而劣勢也顯而易見。盡管氫燃料電池車的安全性、氫燃料貯存技術(shù)等問題正逐步攻克并不斷完善，但成本問題依然是阻礙其發(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)，能讓氫燃料電池車普及的步伐邁得更快些。
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