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新型纳米多孔材料可储存气体 使天然气燃料更安全、价格更低

盖世汽车网    2022-02-24 17:22

盖世汽车讯 据外媒报道,俄罗斯科学家发明了一种可储存气体的新型纳米多孔材料。在低压和室温条件下,这种新材料能够增加气体吸附率,从而消除对重型、厚壁钢瓶的需求。使用这种纳米填料的轻质钢瓶不会爆炸,可用于乘用车。

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(图片来源:NUST MISIS)

 

天然气是一种很有吸引力的汽油替代品。与传统燃料相比,甲烷作为汽车燃料,在一氧化碳和氮氧化物排放方面具有优势,另外甲烷也比汽油或柴油的价格更低。然而,以天然气为汽车燃料,存在一些技术挑战。这需要对甲烷进行高压压缩或低温液化,相关费用很高,而且存在很大的风险。为了生产压缩天然气(CNG),要在甲烷压缩机中对甲烷进行加压,CNG储罐必须是压力容器,其几何形状有限,并且很重。这些因素阻碍了甲烷广泛用于运输燃料。

另外一种很有前途的替代压缩方法是吸附。吸附式天然气储存系统可在较低的压力下运行,所采用的设备成本更低,而且似乎是最安全的甲烷存储方式。这使甲烷车辆有望与其他类型的车辆竞争。作为ANG技术中的关键环节,吸附剂的吸附容量和工作容量有所不同。

俄罗斯和印度的一个研究小组开发了一种新的纳米多孔碳材料。这种材料可在保持高微孔体积的情况下增加材料密度,因此具有增强吸附能力。采用更少量的吸附剂,可以在其微孔中容纳更多的气体。

坦波夫国立技术大学(Tambov State Technical University)纳米产品生产工程与技术系副教授Anastasia Memetova表示:“在此类合成过程中,首先将高分子化合物的混合物转化为纳米多孔碳材料,然后使其成块,并具有所需的大小和形状。所开发的材料具有高比表面积和孔隙容积,其中80%以上为窄微孔。这种材料的甲烷累积总体积容量在100 bar压力下为336 cm3/cm3,超过目前所有已知商业吸附剂。作为参考,美国能源部设定的甲烷吸附剂的标准体积比容量为236 336 cm3/cm3。”

研究人员指出,由于不需要使用重型钢瓶进行储存和运输,使用这种吸附剂,将为最终用户大大降低甲烷成本,并扩大其作为运输燃料的用途。俄罗斯莫斯科国立科技大学(NUST MISIS)功能纳米系统和高温材料系的首席专家Igor Burmisrov表示:“车辆重量是影响油耗的主要因素之一。车辆越重,行驶时消耗的能量就越多。因此,放弃使用重型钢瓶,可为车主节省一些费用。此外,这种系统可在低得多的压力下运行,更加安全。”

这种纳米碳材料还可用于储存其他有害气体,如一氧化碳和二氧化碳,以及各种氮氧化物。

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责任编辑: 4161HSS

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