张锦英等开发出高密度固态储氢材料-石墨烯界面纳米阀固态储氢材料

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2021年3月5日，2021年国务院政府工作报告中指出，扎实做好碳达峰、碳中和各项工作，制定2030年前碳排放达峰行动方案，优化产业结构和能源结构。氢能能很好地实现由高碳向低碳的转型，随着氢能源的不断加速发展，氢能将肩负实现碳中和的重要使命。氢能作为一种零碳排放的清洁能源，广泛应用于航空航天、陆运水运等领域，但是氢气易燃易爆，十分危险，稍有不慎便容易引发安全事故，所以储氢技术是目前氢能大规模推广应用的瓶颈。

张锦英

      “怎样更好地储存、利用氢能”是科学家们一直致力研究的问题。传统的氢气储运主要通过高压气态法或低温液态法实现，高压气态法对容器质量要求高、容易造成氢气的泄露，安全性低。低温液态法需要将氢气冷却至-200℃以下，成本昂贵，经济性差导致适用范围小。同时这两种方法都必须使用笨重的罐体来承压或保温，造成了巨大的有效质量损失，导致总储氢密度大幅降低。而近年来快速发展的常规固态储氢材料将氢原子与金属原子等结合实现氢的储存，是一种更安全、高效的储氢方式，但常规材料中氢的释放存在条件苛刻、动力学缓慢、脱氢不完全、氢气纯度低、催化剂昂贵、催化剂中毒等难以克服的问题，同样限制了其在商业领域的大规模应用。

张锦英

       针对上述问题，西安交通大学电气学院张锦英教授团队开发了石墨烯界面纳米阀固态储氢材料，以高活性轻金属氢化物为原材料，在不同组分界面建立石墨烯界面纳米阀结构，通过界面纳米阀非催化动力学调控机制实现储氢材料安全、可控、稳定释氢。同时该界面纳米阀结构能有效隔绝水氧，杜绝氢气自发泄露，提高材料的储运安全性，避免了使用笨重的高压金属罐或者添加额外的保护装置来进行运输，极大地提高了材料便携性和系统储氢密度。同时张锦英教授团队还克服了氢气低温释放的行业性难题，实现了石墨烯界面纳米阀固态储氢材料在-40~85℃宽温度范围稳定工作，并成功在50W、200W和1000W燃料电池系统上进行了不同载荷验证。目前团队正在进行基于此新型储氢技术的便携式氢能电源、无人机、氢能源电动车等产品的设计和开发。

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       相关成果被【央视财经频道节目《创业英雄汇》】报道。
       节目链接：https://tv.cctv.com/2021/05/07/V ... 5TLrAcN210507.shtml
       张锦英，西安交通大学电气学院教授，学校青年拔尖人才支持计划A入选者，首批青年仲英学者，博士生导师。
2000年在华中科技大学获得焊接和财务管理双学士学位后,保送清华大学机械系攻读硕士学位，于2003年赴英国牛津大学材料系攻读博士学位从事量子信息处理研究，于2009年加入日本名古屋大学从事富勒烯、碳纳米管物化性能的研究。现主要从事新型低维度介稳态纳米结构的设计、性能、合成与可持续能源转换的研究，首次在实验室成功合成了T-碳、环状磷、方柱状磷、宏观紫磷单晶及紫磷稀，并将二维材料应用于高密度固态储氢材料中。