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硅纳米粒子与水反应产生氢

发布时间:2018-05-20    点击量:28

布法罗大学的科学家们创造了球形硅纳米颗粒,与水反应形成硅酸和氢,这是燃料电池的潜在能源。 /

布法罗大学的研究人员表示,超小颗粒硅与水反应几乎可以瞬间产生氢。

在一系列实验中,科学家创造了直径约10纳米的球形硅颗粒。与水结合后,这些颗粒反应形成硅酸(无毒副产品)和氢气 - 这是燃料电池的潜在能源。

该研究表明,该反应不需要任何光,热或电,而且产生的氢比使用100纳米宽的硅颗粒的类似反应快150倍,比体硅快1,000倍。

研究结果于1月14日在网上纳米快报上发表。科学家们能够通过在一个小型燃料电池中成功地测试氢气,证明他们制造的氢气是相对纯净的。

研究人员Mark T. Swihart,UB化学与生物工程学教授兼主任,说:“当涉及到分解水产生氢时,纳米硅可能比人们一段时间研究的更明显的选择好,如铝。该大学在综合纳米结构系统中的战略实力。

“随着技术的进一步发展,这项技术可以成为'按需添加氢气'方法的基础,”UB激光,光子和生物光子学研究所(ILPB)执行董事Paras Prasad和SUNY特聘教授在UB的化学,物理,电子工程和医学系。 “最实际的应用是便携式能源。”

Swihart和Prasad领导的这项研究由UB科学家完成,其中一些人与南京大学或韩国高丽大学有联系。第一作者,UB ILPB研究助理教授,UB PhD毕业生Folarin Erogbogbo。

10纳米颗粒与水反应的速度令研究人员感到惊讶。在一分钟之内,这些颗粒产生的氢气比在约45分钟内产生的100纳米颗粒更多。 10纳米颗粒的最大反应速率约为150倍。

斯威哈特表示,这种差异是由于几何。他们说,当它们发生反应时,较大的颗粒形成非球形结构,其表面与水较不容易且比较小的球形颗粒的表面不均匀地反应。

尽管生产超小型硅球需要耗费大量的能源和资源,但在可用水和便携性比低成本更重要的情况下,这些颗粒可以帮助为便携式设备供电。军事行动和露营旅行是这种情况的两个例子。

Erogbogbo说:“以前我们都不知道,我们可以从地球上最丰富的元素之一的硅迅速产生氢气。 “虽然氢气是替代能源的优秀候选者,但氢的安全储存仍然是一个难题,我们工作的实际应用之一将是为氢能提供燃料电池。它可能是军用车辆或其他靠近水的便携式应用。“

“也许我不会把汽油或柴油发电机,油箱或大型电池组带到有可用水的营地(民用或军用),而是采用氢燃料电池(比发电机小得多,重量轻)和一些塑料硅纳米粉末与活化剂混合在一起,“Swihart说,展望未来的应用。 “然后,我可以给我的卫星广播和电话,GPS,笔记本电脑,照明设备等供电。如果我把时间安排得恰到好处,我甚至可以利用反应产生的热量来加热一些水并煮茶。”

来源:布法罗大学Charlotte Hsu

图片:Swihart研究小组,布法罗大学。

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