实施氢能运输的技术关键是安全、高效和简洁。美国能源部（DOE）关于氢能汽车的研究表明，如果要让该技术成为现实，现有的储氢材料系统应该在室温下提供6%的储氢质量密度。当前，吸附储氢被认为是解决该问题的最有效途径。世界各国的研究小组都在寻找和试验能可逆吸放高容量的氢气的材料。其中，一种有效的储氢介质就是单壁碳纳米管。然而，碳纳米管目前还不能满足DOE的储氢目标。这甚至让DOE作出一项决定，放弃关于不掺杂金属原子的单壁碳纳米管在未来储氢车辆上的应用研究。

 

最新的研究带来了一个好的消息。中国科学家的理论研究表明，硅纳米管能够比同结构的碳纳米管具有更高效的储氢率。这将极可能让硅在引发微电子革命后，又成为氢能源领域的关键材料。相关论文发表在4月10日的《物理化学杂志C》上。

 

领导该项研究的是北京化工大学分子与材料模拟研究室负责人曹达鹏。他解释道：“跟碳原子相比，硅材料具有更多的核外电子，使其具有更高的极化率和更强的色散力。为此，我们采用了一种将第一性原理计算方法和巨正则蒙特卡罗模拟相结合的多尺度理论方法，预测了硅纳米管在298K、压力范围在1到10MPa下的储氢能力。我们的计算表明，在常规燃料电池操作条件下，硅纳米管比碳纳米管具有更高的储氢吸附效率。”此外，研究人员还发现，纳米管的几何排列和弯曲曲率都将影响氢在硅纳米管中的吸附。

 

因为这是一种新颖的材料，所以对于硅纳米管还没有实际的储氢实验数据来验证理论上的计算。因此必须设计并完成大量的实验来验证新的理论发现。曹达鹏指出，硅纳米管束中管子间的距离明显的影响其储氢的能力。因此，实际操作中的最大挑战就是如何制备最优排列的硅纳米管材料。（科学网 吴光波 任霄鹏/编译）

 

（《物理化学杂志C》（The Journal of Physical Chemistry C），112 (14), 5598 -5604, 2008，Jianhui Lan, Daojian Cheng, Dapeng Cao, and Wenchuan Wang）