Но ли те транспортные средства когда-нибудь пересекают с рынка ниши, чтобы стать оплотом каждого гаража, может зависеть от того, как хорошо мы можем обратиться непрекращающийся технический и препятствия инфраструктуры, которые стоят на пути их широкого использования. Один из них – топливный бак – как Вы проектируете их так, чтобы они могли больше быть похожими на бензобаки, которые относительно безопасны, легки наполнить, нести Вас сотни миль и могут быть дозаправлены снова и снова без потери работы?На этой неделе в журнале Applied Physics Letters, от AIP Publishing, команда исследователей в Соединенных Штатах и Китае предприняла шаги к тому решению. Они описывают физику гидрида магния, один тип материала, который потенциально мог использоваться, чтобы сохранить водородное топливо в будущих автомобилях и других заявлениях.
Используя технику, известную как микроскопия электрона передачи на месте, команда проверила разного размера наночастицы гидрида магния, чтобы измерить их механические свойства и обнаруженные уроки по тому, как можно было бы спроектировать наночастицы, чтобы сделать их лучше.«У меньших частиц есть лучшие механические свойства, включая лучшую пластмассовую стабильность», сказал Цянь Юй, ведущий автор на бумаге. «Наша работа объяснила почему».Ю аффилирован с Чжэцзянским университетом в Ханчжоу, Китай; Калифорнийский университет, Беркли и Национальная лаборатория Лоуренса Беркли.
Другие сотрудники на работе аффилированы с Мичиганским университетом в Анн-Арборе; Центр Научных исследований General Motors в Уоррене, Мичиган; и Шанхай Университет Цзяотуна в Шанхае, Китай.Проблема хранения водорода с магнием
Водородное хранение для автомобильных двигателей – все еще что-то вроде применения в поисках его технологии. Мы знаем, что следующее поколение водородных топливных баков должно будет предложить большую вместимость и лучшую газовую обменную кинетику, чем существующие модели, но мы не знаем точно, что это возьмет, чтобы поставить это.
Одна возможность состоит в том, чтобы использовать материал как гидрид магния, долго рассматриваемый как многообещающая среда для хранения. Магний с готовностью связывает водород, и таким образом, идея состоит в том, что Вы могли сесть в бак, заполненный магнием, насосом в водороде, и затем накачать его по мере необходимости, чтобы управлять двигателем.
Но этому подходу препятствует медленная кинетика адсорбции и десорбции – скорость, с которой молекулярный водород связывает с и выпущен от магния. Это в конечном счете связано к, как материал связывает с водородом на молекулярном уровне, и таким образом, в последние годы исследователи стремились лучше спроектировать магний, чтобы достигнуть лучшей кинетики.Предыдущая работа уже показала, что у меньших наночастиц магния есть лучшие водородные свойства хранения, но никто не понял почему.
Некоторые думали, что это была, прежде всего, большая полная площадь поверхности магния в баке, понятом, меля меньшие частицы. Но Ю и коллеги показали, что это также высоко связано с тем, как частицы отвечают на деформацию во время циклов заправки и освобождения бака.Топливные циклы в водородном баке вводят огромные внутренние изменения в давлении, которое может исказить частицы, расколовшись или ухудшив их. У меньших частиц есть большая пластмассовая стабильность, означая, что они больше в состоянии сохранить свою структуру, подвергаясь деформации.
Это означает, что меньшее, больше пластмассовых наночастиц магния может сохранить свою структуру дольше и продолжить держать водородный цикл после цикла.Но оказывается, что в дополнение к большей пластмассовой стабильности, у меньших частиц также есть меньше «анизотропии деформации» – мера того, как наночастицы магния все склонны отвечать, однородно или нет, через весь бак.
Анизотропия деформации сильно уменьшена в нановесах, Ю сказал, и из-за этого, у меньших наночастиц магния есть больше гомогенной деятельности дислокации внутри, которые предлагают более однородно распределенный путь распространения для водорода.Это предлагает путь вперед для того, чтобы сделать лучшие водородные резервуары для хранения, Ю сказал разработкой их определенно, чтобы использовать в своих интересах большую гомогенную дислокацию.
Затем они планируют сделать подобные исследования водородных материалов хранения, поскольку они подвергаются топливной езде на велосипеде, поглощению и выделению водорода в процессе.