Graphen machte ein Wasserstoffmolekül "Parkhaus" - Die Wissenschaften - 2020

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Anonim

Da die Autohersteller ihre Pläne, umweltfreundlichere Fahrzeuge auf die Straße zu bringen, aufstocken, ist die Wasserstoffspeicherung zu einem zentralen Thema geworden. Während es angedeutet wurde, dass Graphen eine wichtige Rolle bei der Speicherung von Wasserstoff für Brennstoffzellen und andere Technologien spielen könnte, sagt ein Forscherteam des National Institute of Standards und Technology (NIST) und der University of Pennsylvania in Philadelphia Eine Möglichkeit, Graphen so zu konfigurieren, dass es 100-mal mehr Wasserstoffmoleküle aufnehmen kann als eine einzelne Schicht der Substanz auf Kohlenstoffbasis.

Der Trick besteht darin, oxidierte Graphenplatten übereinander zu stapeln "wie die Decks eines Parkhauses auf mehreren Ebenen, die durch Moleküle miteinander verbunden sind, die die Schichten miteinander verbinden und zwischen ihnen einen Freiraum haben", berichteten die Forscher am Donnerstag beim Treffen des American Physical im März Society (APS) in Portland, Oregon. Sie nennen die resultierende Konfiguration ein "Graphenoxid-Gerüst".

Die Forscher behaupten, dass ein solcher Rahmen nicht nur zur Speicherung von Wasserstoff verwendet werden kann, sondern auch, um ihn bei Bedarf freizusetzen, eine grundlegende Anforderung bei Brennstoffzellenanwendungen.

Die Erforschung der Wasserstoffspeicherfähigkeit von Graphen gewinnt an Bedeutung. Kayvan Rafiee, ein Rensselaer Polytechnic Institute Ph.D. Kandidat im Maschinenbau, gewann ein Lemelson-M.I.T. Studentenpreis Anfang dieses Monats für seine Arbeit, die eine Möglichkeit entwickelt, den Kraftstofftank eines Wasserstofffahrzeugs mit einer ein Atom dicken Graphenschicht auszustatten.

Die Herausforderungen, mit denen ein Auto mit Wasserstoff betrieben werden kann, sind vor allem die Produktion, Speicherung, Verteilung und Energieerzeugung von Wasserstoff. Aus technologischer Sicht ist die Lagerung das schwierigste, sagt Rafiee. Als Gas ist Wasserstoff ein Material mit sehr geringer Dichte und schwer zu lagern. "Wir brauchen ein billiges, poröses Material, um Wasserstoff bei niedrigem Druck und bei Raumtemperatur zu lagern und freizusetzen. Es muss ein reversibler Prozess sein, wenn der Tank nachgefüllt werden muss", sagt er und fügt hinzu, dass er und seine Kollegen dies tun Arbeit an einem Geschäftsplan, der ihnen helfen wird, ihre Arbeit zu vermarkten.

Bild © NIST

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