用石墨烯搭建“高楼大厦的天花板和地板”,用氮化硼纳米管做“墙壁和柱子”,隔出“房间”让氢原子住在里面——这就是美国科学家新研发出的可能应用于未来新能源汽车的储能材料。

为了使氢成为轻型汽车的实用燃料,美国能源部已为存储材料设定了标准:当前目标是研发经济型存储介质,其中氢存储质量超过存储介质质量的5.5%,室温下每升氢容量超过40克;长期目标则是7.5%的质量指标和每升70克的容量指标。

美国赖斯大学科研人员在美国化学学会新一期《朗缪尔》杂志上报告说,以氮化硼纳米管支撑的石墨烯层结构研发的新材料有望实现甚至超过上述长期目标,可能成为未来新能源汽车存储氢燃料的理想材料。

通过电脑模型,研究人员测算出柱状石墨烯层的强度和韧度,随后将氮化硼纳米管加入石墨烯层之间,模拟出可以存储氢原子的独特三维结构模型。

为测试氢原子存储和释放的最佳状态,研究人员在这个新结构中,加入了氧元素或锂元素分别进行实验。结果显示,在室温和常压下,加入氧元素的新材料结合氢原子的能力更强,质量指标已达11.6%,容量指标则为每升60克。

研究人员表示,这种新材料的结构非常耐用,可轻松达到美国能源部关于氢燃料罐可充放电1500次的指标。