一种可以储氢的纳米巧克力，石墨烯负载的钯纳米团簇

　　一种创新方法可以将石墨烯负载的钯纳米团簇变成简单的氢气储存装置，氢气就像巧克力釉一样在吸附在表层，并且稍微加热就可以释放出氢气。
　　阻止全球变暖的趋势以缓解地球气候的变化是我们现今遇到的巨大挑战之一。通过采用清洁可再生的＂绿色氢能源＂来替代现有的化石能源，是减少温室气体的排放一种可能的途径。但是用氢替代传统燃料的主要问题在于储氢技术。
　　现阶段，储存氢气的成本很高：要么必须将气体保存在高达700 bar的加压罐中；要么将其液化，这意味着要将氢气冷却至负253 ，这两个过程都消耗额外的能量。
　　近日，由DESY 的 Andreas Stierle 领导的团队研究了一种新的储氢方法：将氢储存在由贵金属钯制成的微小纳米粒子中，直径仅为1.2 nm。早有研究报道证明钯可以像海绵一样吸收氢，然而直到现在，如何从材料中取出氢还是一个问题。
　　为了确保微小的纳米颗粒足够坚固，采用稀有金属铱作为核心，用于结构的稳定。此外，极薄的石墨烯作为载体，将钯颗粒以仅约2.5nm的间隔附着在石墨烯上，形成一种稳定的、几近完美对称的、规则的、周期性的纳米结构。
　　钯纳米粒子（黄色和灰色）由铱（红色）核稳定，蓝色为石墨烯原子。氢可以像巧克力釉一样凝聚在它们的表面，并且可以通过稍微加热再次释放。图片来源：DOI: 10.1021/acsnano.1c01997
　　钯纳米粒子（黄色和灰色）由铱（红色）核稳定，中间蓝色极薄的石墨烯作为载体，当有氢气接触到此纳米团簇时，氢气分子会粘附在纳米颗粒的表层，而不会渗透到纳米粒子的内部。
　　钯纳米团簇吸附氢就类似于巧克力：中间核心的铱原子就像坚果，包裹在一层钯原子中，吸附的氢气就像在钯外层镀了一层巧克力。当需要释放氢气时，只需要提供少量的热量，氢气就能从粒子表面迅速释放出来。因为气体分子不必从纳米簇内部释放出，所以需要的加热能量相对很少。
　　＂接下来，我们想研究使用这种新方法可以实现的存储密度＂Stierle 说。然而，在进行实际应用之前，仍然需要克服一些挑战。例如，其他形式的碳结构可能比石墨烯合适作为载体——专家们正在考虑使用含有细孔的碳海绵，大量的钯纳米粒子应该更适合这种结构。
　　参考文献：Hydrogen Solubility and Atomic Structureof Graphene Supported Pd Nanoclusters; D. Franz, U. Schröder, R. Shayduk, B.Arndt, H. Noei, V. Vonk, T. Michely, A. Stierle; ACS Nano, 2021; DOI:10.1021/acsnano.1c01997