美國研究人員開發了一種柔性空穴材料,用以破解氣體燃料的低壓和常溫儲存難題,幫助延長天然氣動力車輛的續航里程,降低對加氣站的壓力配置要求。
這種材料包含“金屬-有機框架”(MOF),由無機金屬單元與有機配體復合構建而成,整體結構內散布鈷原子和鐵原子,鏈接位點采用鄰苯二甲酸二丁酯,其體積擴張時空穴增多,體積縮小時空穴幾乎全部消失。
加利福尼亞大學伯克利分校的研究人員在英國《自然》雜志上報告說,在首批實驗中,只需以家用壓縮機產生的壓力(相當于大氣壓的35至36倍), 泵入天然氣的主要成分甲烷,柔性MOF材料就會擴張并吸附這種氣體。相反,如果甲烷釋出,用于驅動車輛發動機,這種柔性材料便會縮小。
設定這一課題的動因是天然氣與汽油或柴油相比,價格低廉,相對潔凈。但壓縮天然氣的罐裝壓力是250個大氣壓,液態天然氣的儲存溫度則是零下162攝氏度。另外,在相同的燃料箱容積內,壓縮天然氣的能量密度至多是汽油能量密度的三分之一,前者的續航能力明顯不足。
燃料儲存問題阻礙天然氣或氫氣動力車的推廣。美國現有超過15萬輛車以壓縮天然氣為動力,其中卡車和客車居多。
加利福尼亞大學伯克利分校的化學教授杰弗里·朗主導這一研究項目,他認為適用于下一代天然氣動力車的新材料理應在35個大氣壓下吸附甲烷,儲存燃料。在5至6個大氣壓下釋出甲烷,向發動機輸送燃料。
現階段,除了最大限度提高這種新材料吸附甲烷的能力以外,研究人員還在為儲存氫氣開發類似材料。
如果實現高密度低壓及常溫儲存,按照研究人員的設想,“或許大家可以在自己家里(給天然氣動力車)加氣”。
標簽:柔性空穴材料
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