Графен: материал будущего, или головная боль для ученых?
Общеизвестно, что автомобильные двигатели, трудящиеся на водороде – уже действительность. Преимуществ у для того чтобы автомобиля – масса, перечислять их все – скучно и неинтересно.
Вместо этого лучше обратимся к минусам таких машин. А правильнее – к одному, но весьма громадному минусу, что способен сгубить водородные машины, что именуется, «на корню».
Неприятность автомобили, трудящейся на водороде, содержится в том, что надежного места для хранения этого водорода – пока не изобрели.
На данный момент для хранения «автомобильного» водорода употребляются баллоны.
Эти баллоны – громоздкие, и сверхтяжелые. А все вследствие того что плотность водорода – низкая. И его приходится закачивать в баллоны под огромным давлением.
И все бы ничего, если бы закачанный водород не утекал через стены баллона. (По причине того, что диффузию – еще никто не отменял).
В следствии – полностью герметичного хранилища для водорода в природе не существует.
Но как мы знаем, нет ничего, что стоит на месте.
И совсем сравнительно не так давно американские исследователи из института NIST, что в штате Пенсильвания, сделали одно занимательное заявление: хранилищем для водорода может стать графен!
Тут нужно сделать маленькое отступление, и пояснить, что же такое графен. В случае если сказать предельно легко, то графен – это слой атомов углерода.
Толщина для того чтобы слоя – всего лишь один атом. И углерод в графене – не простой, а модифицированный.
Данный материал был открыт совсем сравнительно не так давно, в 2004 году.
Материал – неповторим, и многие его свойства сейчас не изучены до конца. Но ученые узнали, что графен имеет хорошую теплопроводность, и высокую жесткость. Частицы углерода в графене – поразительно подвижны.
И это ответственное событие дает ученым предлог высказать предположение, что сфера применения этого материала возможно весьма широка. Данный прогноз не замедлил подтвердиться: недавно были изобретены графеновые наноленты, а на базе этих нанолент – был взят неповторимый транзистор, аналогов которому в мире нет.
Но до этого момента никто и предположить не имел возможности, что графен – еще возможно применять и в качестве необычной «водородной губки». Но все изменилось, в то время, когда исследователи из института NIST соединили графен с другим, не меньше неповторимым изобретением – углеродными трубками.
В следствии для того чтобы синтеза была взята структура, продемонстрированная на рисунке: множество графеновых слоев, скрепленных углеродными трубками. В этих трубках и будет размещаться водород.
Но все далеко не так радужно, как выглядит на картине. Дело в том, что такая «водородная губка» – не имеет возможности удерживать простой водород, приобретаемый промышленным методом. Чтобы придать губке такую свойство, ученым было нужно мало окислить графен.
И только по окончании данной операции первая в мире «водородная губка» – заметила свет.
Но сказать о ее промышленном применении в качестве водородного бака – до тех пор пока преждевременно, поскольку существует еще масса неприятностей, решить каковые ученым пока не удалось.
Основная проблема заключается в том, что графен хоть и поглощает водород, но поглощающая свойство у него – низкая. Для наглядности возможно привести маленький пример.
В случае если требуется запасти килограмм водорода, то для этого потребуется как минимум сто килограммов графена.
Еще одна значительная неприятность графена содержится в недостатках.
Несложнее говоря, сделать «графеновый бак» многоразовым – не так-то легко. По причине того, что при его разрядке и многократной зарядке в кристаллической структуре графена – неизбежно появится последовательность необратимых недостатков кристаллической решетки, что в конечном счете приведет к потере герметичности всей конструкции.
Остается только уповать на то, что ученым в скором времени все-таки удастся совладать с этими проблемами. И в случае если это случится, то машины с водородными топливными элементами выйдут на принципиально новую ступень развития.
