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新型纳米多孔材料可储存气体使天然气燃料更安全、价格更低

来源：盖世汽车时间：2022-02-24 16:52:03

据外媒报道，俄罗斯科学家发明了一种可储存气体的新型纳米多孔材料。在低压和室温条件下，这种新材料能够增加气体吸附率，从而消除对重型、厚壁钢瓶的需求。使用这种纳米填料的轻质钢瓶不会爆炸，可用于乘用车。

（图片来源：NUST MISIS）

天然气是一种很有吸引力的汽油替代品。与传统燃料相比，甲烷作为汽车燃料，在一氧化碳和氮氧化物排放方面具有优势，另外甲烷也比汽油或柴油的价格更低。然而，以天然气为汽车燃料，存在一些技术挑战。这需要对甲烷进行高压压缩或低温液化，相关费用很高，而且存在很大的风险。为了生产压缩天然气（CNG），要在甲烷压缩机中对甲烷进行加压，CNG储罐必须是压力容器，其几何形状有限，并且很重。这些因素阻碍了甲烷广泛用于运输燃料。

另外一种很有前途的替代压缩方法是吸附。吸附式天然气储存系统可在较低的压力下运行，所采用的设备成本更低，而且似乎是最安全的甲烷存储方式。这使甲烷车辆有望与其他类型的车辆竞争。作为ANG技术中的关键环节，吸附剂的吸附容量和工作容量有所不同。

俄罗斯和印度的一个研究小组开发了一种新的纳米多孔碳材料。这种材料可在保持高微孔体积的情况下增加材料密度，因此具有增强吸附能力。采用更少量的吸附剂，可以在其微孔中容纳更多的气体。

坦波夫国立技术大学（Tambov State Technical University）纳米产品生产工程与技术系副教授Anastasia Memetova表示：“在此类合成过程中，首先将高分子化合物的混合物转化为纳米多孔碳材料，然后使其成块，并具有所需的大小和形状。所开发的材料具有高比表面积和孔隙容积，其中80%以上为窄微孔。这种材料的甲烷累积总体积容量在100 bar压力下为336 cm3/cm3，超过目前所有已知商业吸附剂。作为参考，美国能源部设定的甲烷吸附剂的标准体积比容量为236 336 cm3/cm3。”

研究人员指出，由于不需要使用重型钢瓶进行储存和运输，使用这种吸附剂，将为最终用户大大降低甲烷成本，并扩大其作为运输燃料的用途。俄罗斯莫斯科国立科技大学（NUST MISIS）功能纳米系统和高温材料系的首席专家Igor Burmisrov表示：“车辆重量是影响油耗的主要因素之一。车辆越重，行驶时消耗的能量就越多。因此，放弃使用重型钢瓶，可为车主节省一些费用。此外，这种系统可在低得多的压力下运行，更加安全。”

这种纳米碳材料还可用于储存其他有害气体，如一氧化碳和二氧化碳，以及各种氮氧化物。

关键词：坦波夫国立技术大学莫斯科国立科技大学汽车燃料