用Si2BN存储H2

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氢经济
运输氢
如果₂BN作为溶液

氢经济

所谓的“氢经济”是一个反复出现的梦想，有一天可能会成为现实。氢可以通过电解(将电流通过水)产生，也可以作为一种清洁燃料燃烧。燃烧氢的唯一副产品是水。

这个想法是氢燃料和燃料电池汽车可以取代现有的汽车。氢可以通过电解产生，在供应最高的时候由太阳能发电厂和风力发电厂提供动力。然后，它将充当这个能量的存储，从而解决间歇问题。

然而，一些实际因素阻碍了这一理想。其中之一是氢燃料生产过程中不可避免的能量损失。燃烧燃料发电，然后再生产燃料再燃烧，这是一个步骤太多而效率低下的过程。此外，在可再生能源生产的氢气变得具有价格竞争力之前，财政激励也不会对其有利。还有运输和储存氢的问题——直到今天，储存氢的完美方式仍在探索中。

运输氢

氢气每单位质量具有非常高的能量，但在正常温度下它并不特别致密。运输气态氢周围需要大型坦克和定期加油。可以使用压缩气体或液态氢，但这种储存所需的高压力和低温呈现了自己的挑战。

由于这个原因，已经有相当多的材料研究努力致力于寻找具有合适化学性质的材料——能够以一种可逆欧洲杯足球竞彩的方式以高密度储存大量氢，从而使氢能够被获取和燃烧。将氢吸附到合适材料的表面会密度更大，更紧凑，爆炸可能性更低，所以这是有可能的。

如果₂BN作为溶液

自然地，由于硅作为半导体的有用特性，人们开始对其进行大量的分析。本世纪初，科学家们开始对一种名为Si的材料进行理论预测₂氮化硼-由硅、硼和氮原子组成的六角形晶格的二维材料。这种材料早在2016年就被预测出来了，而且已经通过理论计算对其进行了彻底的表征。

其中，一篇论文纳米能量2017年将其描述为Si₂氮化硼具有许多二维材料的特性(强度、柔韧性、可调谐带隙、高导热性和高电子迁移率)，可能作为锂离子电池的高容量阳极。欧洲杯足球竞彩这篇论文的计算表明，这一现象的关键在于si - si键，它赋予了这种结构有利的电子性质，使锂离子容易被吸附。事实上，离子直接储存在晶格六边形的中心。

这种材料吸附锂离子的理论能力可能比现有的负极材料高出5倍，并优于其他已经合成的二维材料，如硅烯、硼烯和二维黑磷。欧洲杯足球竞彩当锂/钠离子插入到材料中时，它们会使材料的结构发生弯曲。这使得它的容量超过了其他二维材料，并允许离子快速扩散，这是影响电池充电的一个重要因素。欧洲杯足球竞彩

在二维材料中欧洲杯足球竞彩，需要理解的一个关键点是，掺杂、添加额外的分子或将多个二维材料堆叠在一起会极大地影响这些材料的性能。在大块材料中沉积一层原子不太可能过多地改变其属性，但在新材料的表面，你可以根据自己的意愿塑造静电势。

硅的理论应用₂氮化硼作为一种有效的氢储存手段，目前主要是通过在晶格上添加钯原子来“掺杂”氢。这就使得这种材料有效地储存了H₂分子的结合能高达2eV。根据这些首次发表在2017年《氢能源杂志》(Journal of Hydrogen Energy)上的理论计算，氢燃料电池(H₂重量存储容量（粗略地说，最大容量为氢气的储存单元的重量的分数在6.95-10.21重量％之间;每个PD Adatom都可以存储多达六个₂分子。

这可能放了si₂BN处于一个不寻常的位置。美国能源部设定了目标燃料电池的重量。他们希望最终的重量存储密度目标是6.5%，但从数学上看，Si₂BN可以超过这个。现在仍然需要确保它符合其他标准——可负担性、稳定性、安全性等等——以及证明它可以大规模制造，成为一个严肃的竞争者。

图片来源:petrroudny43/shutterstock

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