據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)近日報道，美國科學(xué)家設(shè)計出了一種新的儲氫納米復(fù)合材料，它由金屬鎂和聚合物組成，能在常溫下快速吸收和釋放氫氣，這是氫氣儲存和氫燃料電池等領(lǐng)域取得的又一個重大突破。

上世紀(jì)70年代，人們開始將氫氣看成化石燃料的替代品并對其寄予厚望，因?yàn)闅錃馊紵蟮玫降母碑a(chǎn)品只有水，而其他碳?xì)浠衔锶剂先紵髸娚涑鰷厥覛怏w和有害污染物。另外，同汽油相比，氫氣的質(zhì)量更輕，能量密度更大且來源豐富。

但氫氣要想作為燃料替代汽油，就必須解決兩大難題：如何安全且密集地存儲，以及如何更容易獲得。最近幾年，科學(xué)家一直嘗試解決這兩個問題。他們試著將氫氣“鎖”在固體中；試著在更小的空間內(nèi)存儲更多氫氣，同時讓氫氣的反應(yīng)性很低——要讓氫氣這種易揮發(fā)的物質(zhì)保持穩(wěn)定，低反應(yīng)性非常重要。然而，大多數(shù)固體只能吸收少量氫氣，同時，還需要對整個系統(tǒng)進(jìn)行極度地加熱或冷卻來提升其能效。

現(xiàn)在，美國能源部勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家設(shè)計出了一種新的納米儲氫復(fù)合材料，其由金屬鎂納米離子散落在一個聚甲基丙烯酸甲酯（同樹脂玻璃有關(guān)的聚合物）基質(zhì)組成。新材料在常溫下就能快速地吸收和釋放氫氣，在吸收和釋放氫氣的循環(huán)中，金屬鎂也不會氧化。研究論文發(fā)表在《自然—材料學(xué)》上。

研究人員詹弗·厄本表示，這項(xiàng)研究表明，在設(shè)計納米復(fù)合材料中，他們能夠突破基本的熱力學(xué)和動力學(xué)障礙，讓物質(zhì)很好地結(jié)合在一起；而且也能有效地平衡新復(fù)合材料中的聚合物和納米金屬粒子，從而為其他能源研究領(lǐng)域解決相關(guān)問題提供借鑒。

厄本和同事克里斯蒂安·基思洛維斯基使用美國能源部下屬的國立電子顯微鏡中心的TEAM0.5顯微鏡觀察到了散落在聚合物內(nèi)的單個鎂納米晶體。TEAM0.5顯微鏡是全球功能最強(qiáng)的電子顯微鏡，能在0.5埃（大約是碳原子尺寸的三分之一，也是原子尺度研究的一個關(guān)鍵尺寸）分辨率下直接觀察和分析納米結(jié)構(gòu)。使用該顯微鏡，研究人員也能追蹤到“瑕疵”——晶體內(nèi)的不規(guī)則排序和原子空白，據(jù)此，科學(xué)家能以前所未有的精度和準(zhǔn)確度理解新儲存材料中的氫原子行為。

基思洛維斯基說：“使用TEAM0.5顯微鏡，可以證實(shí)這種材料中存在著氫氣，并可以給新材料中的氫原子陣列直接拍照，讓我們更好地觀察氫原子的行為。”