研究人員打造低成本甲烷存儲系統 可讓天然氣汽車在家中加氣

2020-11-25 騰訊網

蓋世汽車訊 據外媒報導，西班牙阿利坎特大學（the University of Alicante）先進材料實驗室的研究人員打造了一種經過優化的低成本甲烷存儲系統。該團隊由無機化學系教授Joaquín Silvestre領導，採用了MOF材料（高度多孔金屬有機框架）。在該種材料的孔隙中，可以創造出複製海底氣體結構所需的條件，海底數百萬噸天然氣都存儲在類似冰的結構中。

（圖片來源：阿利坎特大學）

該系統為天然氣運輸和天然氣動力車輛（如私家車、公共汽車和輪船）提供了另一種選擇，其基於毫米大小的冰晶可存儲氣體，能夠捕捉氣體並讓氣體保持穩定。

Silvestre教授解釋，此種納米材料的主要優點是「溫度可降低至2攝氏度，壓力可降至60巴左右」。要將天然氣液化並將其從產地用船運至不同的國家，必須要在零下162攝氏度以及高壓下進行。而壓縮天然氣公交車通常需要250巴的壓力。該研究研發的系統就可以克服溫度與壓力障礙，實現更有利的壓力和溫度條件。

MOF材料於20世紀90年代中期被首次研發。到目前為止，其在二氧化碳捕獲、甲烷存儲、水處理、傳感器或生物醫學等不同領域取得了很有發展前景的成果。

最近，沙烏地阿拉伯的研究人員合成了新型MOF材料，讓其具備極高的吸水能力，吸水量可達本身重量的200倍。Joaquín Silvestre教授強調表示：「此類水解穩定的材料可從乾旱地區環境中捕獲水，例如在地中海沿海地區潮溼的夜晚捕獲水，再在白天轉化為可飲用的、乾淨的液態水。」

於是，阿利坎特大學研究人員指出：「當我發現沙烏地阿拉伯和摩洛哥的同事設計出可以在孔隙中存儲水的完美結構後，我要求他們給我提供樣品。然後，他們給我發了兩種材料，分別具有小腔體和較大的腔體。我們檢查了腔體較小的材料，甲烷在其中無法形成晶體，但是可以在腔體較大的材料中形成。」

因此，阿利坎特大學團隊可以利用此類MOF材料腔體中吸附的大量的水，以創造得到優化的甲烷存儲系統。研究人員表示：「通過模仿自然，此類MOF材料被用作納米反應器，以促進分離的甲烷水合物晶體生長，如此一來，母結構中的每一個孔隙都可包含一個水合氣體單晶體。」

利用此種方法，與在乾燥情況下採用相同系統相比，此種材料的甲烷存儲能力提高了50%以上。更重要的是，甲烷加載/卸載的壓力帶非常小，意味著氣體可以在較低壓力下進入容器，通過降低壓力就可以被釋放出來。

此外，該系統除了能夠在2攝氏度的溫度下實現穩定性，其成本也可降低。研究人員還補充表示：「現在，以天然氣為動力的汽車都需要一個非常強大而昂貴的壓縮機，只有一些加油站才負擔得起。不過，通過將壓力降至60巴，一臺家用壓縮機就足以存儲此類氣體。現在，家裡已經有天然氣，如果利用家用壓縮機，就可以讓天然氣汽車在家中加氣。」

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