|
近日远东和欧洲的科学家团队找到了一种方法，该方法能在室温下将金属薄玻璃层转化为氢。这项技术可以大大扩展可用于氢能领域的廉价，节能和高性能的材料和方法的范围。
该团队开发了一种非晶态纳米结构（铁镍基金属玻璃），该结构可用于氢能领域的积累和存储，甚至是在小型系统中能替代锂离子电池。有关该研究的文章发表在《电源》杂志上。
氢能重要吗？
随着全球化石燃料消耗量日益增加，人类对环境造成的污染日益严重，能源的清洁化也成了能源供给行业的一个必然趋势，为了减少温室气体的排放，一场遍布全球低碳能源革命也正在轰轰烈烈的进行。这一革命的目标则是发展新能源技术，寻找一种作为化石能源替代品的清洁能源。
那么问题来了，找谁呢？虽然太阳能，风能，地热能这些能源可以说是取之不尽，但要将它们高效利用是一个目前还无法突破的技术难题。还有就是以上这些能源获得很多是“靠天吃饭”的形式，太阳能昼多夜少，风能受限于季节和地区，地热能就更难了，钻得深才能拿的多，可是我们目前钻不深。这就导致一个问题，能源获得肯定是要立刻转化为其他形式的能量以防能量被一点点损耗，电能是一种不错的选择，可是电能的存储是个问题，不是技术问题是成本问题。
所以最佳的方式就是转化为电能马上被使用，符合这种条件的就是燃料燃烧发电（燃料电池技术）。相比于其他化石燃料，氢能无疑是最好的选择。氢气是一种十分灵活的能源载体，是除了电力以外少有的零排放能量载体之一，燃烧后的产物只有水。而且储量丰富，地球上海洋中的氢储量足够我们用几百万年。更何况宇宙中氢元素的含量占75%，我们是不会遇到氢能源枯竭的情况的。
氢能行业的问题
氢能虽好，但是也不是没有任何问题，其存储技术就是一个令人头痛的问题。用来存储和催化氢的关键材料之一是钯。钯这种材料性能还可以，就是有点贵。并且在极端条件下对氧化或还原环境的亲和力低。但是用于工业的氢能产业不可避免地会遇到极端条件，这就限制了氢能的大规模使用。
为什么用金属玻璃？
随着科研的进步，这个问题可以用金属玻璃解决。它们是非晶态金属，缺乏远距离原子序其原子排列是没有规则的。与结晶的钯相比，金属玻璃不仅便宜得多，并且它的结构（非晶体结构）对于腐蚀和氧化环境具有较高的抵抗能力。
此外，因为这种材料缺乏远距离原子序，所以原子之间的自由体积（如原子之间的空间）较高，这也让这种玻璃对氢的‘吸收’效率比其他任何一种具有晶体结构的材料都高。使这项工作与众不同的原因是，电化学方法既用于氢化金属玻璃，又用于研究其吸收氢的能力。传统的加氢方法（例如气体吸附）需要高温和高压的条件，这会对金属玻璃的性能产生负面影响，并缩小了可用于研究的材料范围。与气体吸附不同，电化学氢化使氢在室温下与金属玻璃制成的电极表面反应，这个反应条件就温和了许多。
研究小组还提出了“有效容积”的新概念，可用于分析金属玻璃吸收和释放氢的效率。为此，使用高分辨率电子显微镜和X射线光电子能谱测量玻璃氢反应区的厚度和组成。通过这些实验数据来改良金属玻璃的成分以提高其性能。
|
