天然气汽车如何携带足够的燃料？
这款依靠天然气运行的汽车被誉为高效和环保的，但是获得足够的天然气来驱动实际上是一个障碍。一项由Rice University（莱斯大学）研究人员主导的新研究有望对解决这个问题提供帮助。 区别于将气体硬塞进那些用于公共汽车和卡车的笨重的高压罐里成为轻型车辆，能源部（DOE）鼓励科学家寻找新的材料，可以在低压与室温下储存压缩天然气（CNG）。被称为金属有机构架（MOFs）的笼状合成高分子成为了一种可选择的材料。 金属有机构架（MOFs）材料是金属离子或被称为次级结构单元集群（SBUs）和有机结合配体，或者链接键的纳米级化合物。这些链接键在以海绵状网络的形式下一起保持着SBU，这样就可以在压力条件下在罐中收集和储存甲烷分子。随着压力逐渐减小，网格就会释放甲烷以供使用。 由于MOFs材料可能有成千上万种，所以合成这些材料进行测试是一项艰巨的任务。研究人员已经转向利用计算机模拟合成这些材料达到一个合理的含量配比。 由Rice大学生物学家Michael Deem 引领的一支团队进行了进一步研究；他们使用一个自定义算法，不仅可以快速设计新MOF结构能够用来储存压缩天然气——又名甲烷——具有高使用性能。但那些能够可靠地从商业前体分子进行合成。并且这里还有一个好处，该算法还能监测合成路径。 Deem和他的同事——（分别在Rice大学，the Lawrence Berkeley National Laboratory 实验室和the University of California-Berkeley 大学），本月在American Chemical Society’s Journal of Physical Chemistry C杂志上发表了他们的研究成果。 Deem说：“MOFs材料显示出它的潜在应用，像药物运输，检测，净化和催化，但是在美国能源部（DOE）的愿望清单上甲烷的运输储存一直是高居不下的。”他说：“目前，MOFs正在商业化，以此实现甲烷在车辆中的存储。” 使用MOF作为存储介质有许多的优点，并且开始极大地增加当前使用的高压气瓶的容量。Rice大学的研究发现了48MOFs材料，击败了当前使用的最好的MOFs材料——一种被称为MOFs-5的化合物，其性能优势比MOFs-5高出8个百分点。 该项目一直符合能源部（DOE）标准条件——理想的MOF材料可以在65bar压强下存储甲烷（海平面大气压是1bar），并且在5.8bar压强下可以将它释放，整个过程温度298开（华氏月77度）。该压力明显小于标准压缩天然气（CNG）罐的，而且温度远高于液态天然气罐，因此必须将温度冷却到零下260华氏度。 Deem说：“较低的压强意味着罐子可以更轻，能更适合汽车。同时这也提供了一种可能，客户可以从家用天然气供应线上灌满燃料罐。 Deem团队的这个算法是改编自一个早期的关于识别分子筛的项目。研究人员运用 Monte Carlo法计算了将近57000个前体分子，通过计算机修改它们的化学合成反应从而找出哪种合成反应可以使得MOFs获得最好的使用性能——可以实际储存和释放燃料的量。Deem说：“我们的工作不同于以往的努力，因为我们正在探索可能的MOF连接键的空间，这些链接键是直接影响其材料的使用性能的。 本文版权归研发埠所有，如需转载请注明出处！
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