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  【化工仪器网 项目成果】化石能源是指由古代生物经过长时间的地质作用形成的固体、液体或气体的有机物,如煤、石油和天然气等。它们是目前人类最主要的能源来源,因为它们可以被燃烧产生大量的电报会员:https://tegramm.win热能,从而驱动发电机、汽车、飞机等各种机械设备。
   然而,化石能源的储量有限,并且对环境的污染破坏使得社会发展不可持续。为了解决化石能源带来的能源危机和环境危害,人类需要寻找更清洁、更可持续的替代能源,如太阳能、风能、水能、核能等。Telegram账号:chatgougou.xyz
   在此其中,氢能因其丰富的储量、环境友好的特性、高能量密度以及其产生的唯一产物——水,而备受瞩目。推广氢能源的使用可以有效减少温室气体的排放,减缓气候变化进程,为可持续发展做出重要贡献。
   虽然氢气生产的Telegram会员:chatgougou.xyz途径多种多样,但是氢气的储存仍然是一个极大的挑战。传统的高压氢气储存方法要求持续维持高压,由此带来的潜在风险不容忽视。另一方面,液态储氢虽然是一种可行的方法,但其实现所需的能源投入较大,且效率相对较低。因此,固态氢气储存被认为是电报会员:https://tegramm.win一种理想的解决方案。固态储存能够在不改变材料结构的前提下,吸收和释放大量的氢气。
   为了寻找一种储氢性能出色且能在吻合条件下释放氢气的固态储氢材料,美国能源部提出了关于固态氢气储存的指导方针。根据这些方针,一个有效的固态储氢装置应当能够储存至少6.5 wt%的氢气,以满足氢燃料电池车续航500英里(约805公里)的目标。为了实现这一目标,研究人员们正在不遗余力地探索各种可能的电报账号:https://tegramm.win固态储氢材料,以在储存和释放氢气时均能表现出优异的性能。
   近日,中国科学院力学所的彭庆研究员与广西大学的欧阳义芳教授领导的团队,通过第一性原理计算,成功开发出一种具有广阔前景的二维固态储氢材料体系Ti-decorated Irida-Graphene(钛修饰的鸢尾花型石墨烯,简称TIG)。Irida-Graphene(鸢尾花型石墨烯,简称IG)是一种新型的类石墨烯材料,由三原子、六原子和八原子的碳环组成。研究团队发现,通过在IG上引入修饰性的钛(Ti)原子,其储氢性能可以高达7.7wt%。
   该研究团队对钛原子在鸢尾花型石墨烯不同吸附位点的吸附能力进行了计算研究,发现鸢尾花型石墨烯的六原子上方的中空位(Hollow)是最稳定的吸附位点。随后,通过在体系中逐个加入氢分子(H2),计算了连续吸氢能力,结果显示每个钛原子周围可吸附5个氢分子。
   当钛原子填满鸢尾花型石墨烯的所有六原子环中心环位时,其可储存的氢气高达7.7 wt%,超过了美国能源部提出的6.5 wt%目标。根据6.5 wt%的储氢密度可以使氢燃料电池车续航500英里估计,7.7 wt%储氢密度的续航约为590英里(950公里) 。
   研究团队通过CI-NEB方法探究了修饰的钛原子的迁移能力,发现钛原子的扩散迁移能垒为5.0 eV。在平均解吸温度524 K下,钛原子的热能为0.68 eV,远低于扩散能垒值。由于结构构型的稳定性以及高能垒值在反应温度下的限制,钛原子的迁移受到限制。这意味着在吸氢和放氢过程中,钛原子不会发生迁移,从而避免了金属团聚引发的储氢结构破坏,证明了该体系作为可行的储氢介质。
   除此之外,研究团队还借助第一性原理分子动力学模拟确定了该材料在室温300 K和高温600 K下的热力学稳定性。所有这些理论预测结果为开发新型高效的储氢材料提供了一种新的可选方案。该研究成果以“Stable and 7.7 wt% hydrogen storage capacity of Ti decorated Irida-Graphene from first-principles calculations”为题发表于International Journal of Hydrogen Energy期刊上。
 
   (资料来源:中国科学院力学研究所)

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