Site Sponsors
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D

Layered Graphene Ark kunne løse Hydrogen Storage Issues

Published on March 16, 2010 at 7:09 PM

Graphene-karbon formet til plater ett atom tykt-nå synes å være en lovende grunnmaterialet for å fange hydrogen, ifølge nyere forskning * ved National Institute of Standards and Technology (NIST) og University of Pennsylvania. Funnene tyder på stabler av graphene lag potensielt kan lagre hydrogen trygt for bruk i brenselceller og andre programmer.

En graphene-oksid rammeverk (GOF), dannet av lag av graphene forbundet med boron-carboxylic "søyler". GOFs som dette er bare begynnelsen for å bli oppdaget som et potensielt lagringsmedium for hydrogen og andre gasser. Credit: NIST

Graphene har blitt noe av en kjendis materiale i de siste årene på grunn av sin ledende, termiske og optiske egenskaper, som kan gjøre det nyttig i en rekke sensorer og halvlederkomponenter. Materialet lagrer ikke hydrogen godt i sin opprinnelige form, ifølge et team av forskere som studerer den på NIST Center for Neutron Research. Men hvis oksidert graphene ark er stablet oppå hverandre som dekket av en multilevel parkeringsplass, koblet med molekyler som både lenke lagene til hverandre og vedlikeholde mellomrom mellom dem, kan den resulterende graphene-oksid rammeverk (GOF) akkumuleres hydrogen i større mengder.

Inspirert til å lage GOFs av metall-organiske rammeverk som også er under granskning for hydrogenlagring, er laget nettopp har begynt å avdekke nye strukturer "egenskaper. "Ingen andre har noensinne gjort GOFs, etter beste overbevisning," sier NIST teoretiker Taner Yildirim. "Det vi har funnet så langt, men indikerer GOFs kan holde minst hundre ganger mer hydrogen molekyler enn vanlig graphene oksid gjør. Den enkle syntese, lave kostnader og ikke-giftigheten av graphene gjøre dette materialet en lovende kandidat for lagring av gass applikasjoner. "

Den GOFs kan beholde 1 prosent av sin vekt i hydrogen ved en temperatur på 77 grader Kelvin og vanlig atmosfærisk trykk-omtrent sammenlignes med 1,2 prosent at noen godt studert metall-organiske rammeverk kan holde, sier Yildirim.

En annen av lagets potensielt nyttige oppdagelser er det uvanlige forhold som GOFs viser mellom temperatur og hydrogen absorpsjon. I de fleste lagring materialer, jo lavere temperaturen er, skjer mer hydrogen opptak normalt. Imidlertid oppdaget teamet som GOFs oppfører seg ganske annerledes. Selv om en GOF kan absorbere hydrogen, tar det ikke i betydelige mengder på under 50 Kelvin (-223 grader Celsius). Dessuten, den ikke slipper noen hydrogen under denne "blokkering temperatur"-som tyder på at, med videre forskning, kan GOFs brukes både til å lagre hydrogen og å slippe det når det er nødvendig, et grunnleggende krav i brenselcelle applikasjoner.

Noen av GOFs evner skyldes linking molekyler selv. Molekylene brukte teamet er alle benzen-boronic syrer som samhandler sterkt med hydrogen i sin egen rett. Men ved å holde flere angstroms plass mellom graphene lagene-beslektet med måten pilarene holder opp et tak, de også øke det tilgjengelige arealet av hvert lag, gir det flere steder for hydrogen til låsen på.

Ifølge teamet, vil GOFs sannsynligvis gjøre det enda bedre når teamet utforsker sine parametre i mer detalj. "Vi skal prøve å optimalisere ytelsen til GOFs og utforske andre linking molekyler også," sier Jacob Burress, også av NIST. "Vi ønsker å utforske det uvanlige temperatur avhengighet av absorpsjon kinetikk, samt om de kan være nyttige for å fange klimagasser som karbondioksid og giftstoffer som ammoniakk."

Forskningen er finansiert delvis av Department of Energy.

* J. Burress, J. Simmons, J. Ford og T. Yildirim. "Gass adsorpsjon egenskaper graphene-oksid-rammer og nanoporøse benzen-boronic syre polymerer." Å bli presentert på mars møtet i American Physical Society (APS) i Portland, Oregon, 18. mars 2010. Et sammendrag er tilgjengelig på http://meetings.aps.org/Meeting/MAR10/Event/122133

Last Update: 6. November 2011 20:26

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit