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石墨烯儲能材料有望應用于氫能源汽車

作者：郭爽  2016年10月28日   來源：新華網     

中化新網訊 用石墨烯搭建“高樓大廈的天花板和地板”，用氮化硼納米管做“墻壁和柱子”，隔出“房間”讓氫原子住在里面——這就是美國科學家新研發出的可能應用于未來新能源汽車的儲能材料。

為了使氫成為輕型汽車的實用燃料，美國能源部已為存儲材料設定了標準：當前目標是研發經濟型存儲介質，其中氫存儲質量超過存儲介質質量的5.5%，室溫下每升氫容量超過40克;長期目標則是7.5%的質量指標和每升70克的容量指標。

美國賴斯大學科研人員在美國化學學會新一期《朗繆爾》雜志上報告說，以氮化硼納米管支撐的石墨烯層結構研發的新材料有望實現甚至超過上述長期目標，可能成為未來新能源汽車存儲氫燃料的理想材料。

通過電腦模型，研究人員測算出柱狀石墨烯層的強度和韌度，隨后將氮化硼納米管加入石墨烯層之間，模擬出可以存儲氫原子的獨特三維結構模型。

為測試氫原子存儲和釋放的最佳狀態，研究人員在這個新結構中，加入了氧元素或鋰元素分別進行實驗。結果顯示，在室溫和常壓下，加入氧元素的新材料結合氫原子的能力更強，質量指標已達11.6%，容量指標則為每升60克。

研究人員表示，這種新材料的結構非常耐用，可輕松達到美國能源部關于氫燃料罐可充放電1500次的指標。

正如同在球拍上尋找“最佳擊球點”一樣，研究人員目前也正在利用電腦模型，不斷測試新變量，以盡快在材料性能(面積、重量)和環境操作指標(溫度、壓力)間尋找平衡，最終達到理想狀態，而“電腦模型的好處就是可以在幾天內完成數月實驗才能完成的工作”。

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