研究人员探讨超高密度氢几乎超过液氢密度的三倍

盖世汽车讯氢气被视为可再生能源的理想载体。在所有化学燃料中，它的重量能量密度最高，比汽油(46MJ/kg)高3倍。然而，由于氢气的体积密度较低，目前的存储方案需要大量的空间，这限制了其在交通运输领域的应用。

在常温下，氢气是气体，1千克氢气的体积是12000升。在燃料电池汽车中，氢气的储存压力高达大气压的700倍，这样每千克H2的体积将减少到25升。氢气的密度更高，达到每公斤14升，但需要极低的温度，因为氢气的沸点是零下253摄氏度。

据国外媒体报道，近日，马克斯·普朗克智能系统研究所、德累斯顿工业大学和弗里德里希-亚历山大-特朗根-纽伦堡大学。而橡树岭国家实验室的一组研究人员已经证明，在接近H2沸点的极低温度下，氢气可以在表面凝结，形成超高密度的单层，其密度几乎是液氢的三倍，从而将每千克H2的体积缩小到只有5升。

结果表明，覆盖表面的H2分子是惰性气体氩原子的两倍大，尽管这两个分子的大小几乎相同。为了使每个区域的分子数量增加一倍，H2分子会紧紧地挤在一起，形成一个超致密层。

研究人员对有序度高、孔和表面特征良好的介孔二氧化硅进行了高分辨率低温吸附实验，以确定材料表面凝聚的分子数量。

非弹性中子散射是追踪这种二维氢层形成的理想工具。研究人员首次在现场证实了这种超高密度氢气的存在。

理论研究证实，实验中观察到的吸附层具有非常高的氢密度。两个氢分子之间的表面引力大于斥力，导致超密氢在介孔二氧化硅表面聚集。氢没有核心电子，可压缩性高，所以可以实现超高密度。

在接近沸点的低温下形成超致密的氢层是最重要的问题。氢的吸附等温线可以在20K时定量分析。在未来的氢经济中，这可能为提高低温储氢系统的容量开辟新的可能性。

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