当前位置: 网站首页 > 科学研究 > 科研动态

汽车和电子设备使用燃料向氢电池方向发

时间:2006-04-30 00:00:00        阅读量:3237

汽车和电子设备使用燃料向氢电池方向发
2006-04-30 23:18   
http://www.xjtust.com  2006-03-17   
 
Towards hydrogen as fuel for cars and electronic devices

Chemists at UCLA and the University of Michigan report an advance toward the goal of cars that run on 
hydrogen rather than gasoline. While the U.S. Department of Energy estimates that practical hydrogen 
fuel will require concentrations of at least 6.5 percent, the chemists have achieved concentrations of 7.5 
percent -- nearly three times as much as has been reported previously -- but at a very low temperature 
(77 degrees Kelvin). The research, scheduled to be published in late March in the Journal of the 
American Chemical Society, could lead to a hydrogen fuel that powers not only cars, but laptop 
computers, cellular phones, digital cameras and other electronic devices as well.
"We have a class of materials in which we can change the components nearly at will," said Omar Yaghi,
 UCLA professor of chemistry, who conducted the research with colleagues at the University of 
Michigan. "There is no other class of materials where one can do that. The exciting discovery we are 
reporting is that, using a new material, we have identified a clear path for how to get above seven 
percent of the material's weight in hydrogen." 

The materials, which Yaghi invented in the early 1990s, are called metal-organic frameworks (MOFs), 
pronounced "moffs," which are like scaffolds made of linked rods -- a structure that maximizes the 
surface area. MOFs, which have been described as crystal sponges, have 
pores, openings on the nanoscale in which Yaghi and his colleagues can store gases that are usually 
difficult to store and transport. MOFs can be made highly porous to increase their storage capacity; one 
gram of a MOF has the surface area of a football field! Yaghi's laboratory has made more than 500 
MOFs, with a variety of properties and structures. 
"We have achieved 7.5 percent hydrogen; we want to achieve this percent at ambient temperatures," 
said Yaghi, a member of the California NanoSystems Institute. "We can store significantly more 
hydrogen with the MOF material than without the MOF." 
MOFs can be made from low-cost ingredients, such as zinc oxide -- a common ingredient in sunscreen -- and 
terephthalate, which is found in plastic soda bottles. 
"MOFs will have many applications. Molecules can go in and out of them unobstructed. We can make 
polymers inside the pores with well-defined and predictable properties. There is no limit to what structures we 
can get, and thus no limit to the applications." 
In the push to develop hydrogen fuel cells to power cars, cell phones and other devices, one of the biggest 
challenges has been finding ways to store large amounts of hydrogen at the right temperatures and 
pressures. Yaghi and his colleagues have now demonstrated the ability to store large amounts of hydrogen 
at the right pressure; in addition, Yaghi has ideas about how to modify the rod-like components to store 
hydrogen at ambient temperatures. 
"Instead of a battery, one would have a medium such as MOF that stores hydrogen and releases it into a 
fuel cell," he said. 
Yaghi, whose research overlaps chemistry, materials science and engineering, has long been interested 
in making materials in a rational way. 
"When I started out in chemistry, I always thought it should be possible to take two well defined molecules 
as building blocks and stitch them together into a predetermined chemical structure -- almost like you 
produce a blueprint of the structure ahead of time and then find the right building blocks 
necessary to build it. In this way, one can control the structure and the composition. This approach was 
difficult to implement at the beginning, but is not so difficult at this stage." 
Hydrogen, when burned, produces only water, which is harmless to the environment, Yaghi noted. With 
MOFs, hydrogen is physically absorbed, and it is easy to take the hydrogen out and put it back in without 
much energy cost, he said. 
 "The challenge has been, how do you store enough hydrogen for an automobile to run for 300 to 400 miles 
without refueling?" Yaghi asked. "You have to concentrate the hydrogen into a small volume without using 
high pressure of very low temperature. 
"Our idea was to create a material with pores that attract hydrogen, making it possible to stuff more 
hydrogen molecules into a small volume," he said. 
In previous research, Yaghi and colleagues reported that MOFs also can store large amounts of methane 
(natural gas). 
"We have materials that exceed the DOE requirements for methane, and we think we can apply the same 
sort of strategy for hydrogen storage," he said. 
Additionally, Yaghi has shown that MOFs store prodigious amounts of carbon dioxide at ambient 
conditions, a development relevant to preventing carbon dioxide emissions from power plants and 
automobile tailpipes from reaching the atmosphere. 
University of California - Los Angeles
Date:March 06, 2006     Source: physorg网 http://www.physorg.com/news11458.html

Copyright © 2008-2022 汽车和电子设备使用燃料向氢电池方向发-科研动态-西安交通大学苏州研究院 All right reserved .备案号:苏ICP备19050084号-1

查看旧版