根据布法罗大学的研究人员的说法,超小颗粒硅与水反应几乎瞬间产生氢气。在一系列实验中,科学家们创造了直径约10纳米的球形硅颗粒。当与水结合时,这些颗粒反应形成硅酸(无毒副产物)和氢 - 燃料电池的潜在能源。
根据该研究,该反应不需要任何光,热或电,并且产生的氢气比使用100纳米宽的硅颗粒的类似反应快约150倍,并且比体硅快1000倍。
该研究结果于1月14日在纳米快报上发表。科学家们通过在一个为风扇提供动力的小型燃料电池中成功测试,证实了他们制造的氢气相对纯净。
“当涉及分解水来生产氢气时,纳米硅可能比人们研究过一段时间的更明显的选择更好,例如铝,”UB化学和生物工程教授兼研究员兼主任Mark T. Swihart说。大学在纳米结构系统中的战略优势。
“随着进一步发展,这项技术可以形成'按需加水'的方法,根据需要生成氢气,”研究员Paras Prasad说,UB激光,光子学和生物光子学研究所(ILPB)执行董事和纽约州立大学杰出教授在UB的化学,物理,电气工程和医学系。“最实际的应用是便携式能源。”
Swihart和Prasad领导了这项由UB科学家完成的研究,其中一些科学家与中国的南京大学或韩国的韩国大学有联系。Folarin Erogbogbo是UB ILPB的研究助理教授,也是UB博士研究生,是第一作者。
研究人员对10纳米粒子与水反应的速度感到惊讶。在不到一分钟的时间内,这些颗粒比在约45分钟内产生的100纳米颗粒产生更多的氢。10纳米颗粒的最大反应速率约为150倍。
Swihart说这种差异是由于几何形状造成的。他们说,当它们反应时,较大的颗粒形成非球形结构,其表面与较小的球形颗粒的表面相比较不容易和不均匀地反应。
虽然生产超小硅球需要大量的能源和资源,但在可用水和便携性比低成本更重要的情况下,颗粒可以帮助便携式设备供电。军事行动和野营旅行是这种情况的两个例子。
“以前我们不知道我们可以从地球上最丰富的元素之一硅中迅速产生氢气,”Erogbogbo说。“氢气的安全储存一直是一个难题,尽管氢气是替代能源的绝佳选择,我们工作的一个实际应用是为燃料电池供电氢气。它可能是军用车辆或其他便携式应用靠近水。“
“也许不是把汽油或柴油发电机和油箱或大型电池组带到露营地(民用或军用)那里供水,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,“Swihart说,设想未来的应用。“然后,我可以为我的卫星广播和电话,GPS,笔记本电脑,照明等供电。如果我把时间做好,我甚至可以利用反应产生的多余热量来加热一些水并煮茶。”
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