#视频 液态氢是火箭的常用燃料，但液态氢分子小、储存温度极低，导致在向火箭引擎中注入液态氢的过程中容易发生泄漏。NASA的阿尔忒

#视频 液态氢是火箭的常用燃料，但液态氢分子小、储存温度极低，导致在向火箭引擎中注入液态氢的过程中容易发生泄漏。NASA的阿尔忒弥斯1号探月火箭正是因此屡次推迟发射，SpaceX和Blue Origin已转向使用甲烷等替代燃料。本则视频解释了为何NASA仍坚持使用这一容易泄漏的燃料。

研究人员更接近于解决氢脆问题带来的巨大挑战

研究人员更接近于解决氢脆问题带来的巨大挑战 该研究成果发表在《自然-通讯》（Nature Communications）上，由副校长（研究-企业与参与）朱莉-凯尔尼（Julie Cairney）教授和陈怡生（Eason）博士领导的研究小组展示，该小组成员包括刘然明博士和博士生刘鹏宇。他们使用了悉尼大学首创的一种先进的显微镜技术，即低温原子探针断层扫描技术，可以直接观察材料中的氢分布。"我们希望这项研究能让我们更接近揭示钢中发生氢脆的确切原因，为大规模解决氢气运输和储存问题铺平道路，"凯尔尼教授说，他所在的澳大利亚显微镜和微分析中心就是这项研究的开展地。氢脆是氢导致钢等高强度材料变脆和开裂的过程。研究人员说，氢脆是向氢经济过渡的最大障碍之一，因为它阻碍了氢在高压下的有效储存和运输。因此，了解和解决脆化问题对可再生能源市场来说是一个价值数十亿美元的问题，德勤估计，到 2050 年，清洁氢气市场规模将达到 1.4 万亿美元。"大规模氢经济的未来在很大程度上取决于这个问题。氢是出了名的阴险；作为最小的原子和分子，它渗入材料，然后裂开并破坏它们。"陈博士说："要想有效地大规模生产、运输、储存和使用氢气，这种情况并不理想。"钼被添加到钢中，并与其他元素结合，形成一种被称为"碳化物"的极其坚硬的陶瓷。碳化物通常被添加到钢中，以提高钢的耐久性和强度。利用先进的显微镜技术，研究人员看到被捕获的氢原子位于碳化物位点的核心，这表明钼的加入有助于捕获氢。与之相比，基准碳化钛钢没有显示出相同的氢捕获机制。添加钼有助于提高碳空位的存在，碳空位是碳化物中的一种缺陷，能有效捕获氢气。添加的钼仅占钢材总量的 0.2%，研究人员称，这使其成为一种具有成本效益的降低脆性的策略。研究人员认为，铌和钒也可能对钢材产生类似的影响。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

科学简单点：什么是氢能源？

科学简单点：什么是氢能源？ 但是，如果我们的飞机和汽车不向环境排放有害的温室气体，而是利用太阳或风力发电，以水为燃料呢？如果这种可再生燃料可以为电网提供后备电力，并且可以从全国各地的加油站购买呢？在这段科学 101 视频中，科学家 Debolina Dasgupta 和 Nancy Kariuki 介绍了氢能的科学、技术和应用。氢是最简单的化学元素或原子类型，我们星球上的水中存在大量的氢。它可以通过水循环自然更新，用作燃料时也不会释放有害物质。由于这些原因，氢气可以在促进清洁环境和减少从交通到电网等领域的温室气体排放方面发挥重要作用。美国能源部阿贡国家实验室（Argonne National Laboratory）的科学家们正在利用世界一流的设施和专业知识来降低制氢成本，并为氢动力汽车开发经济实惠的燃料电池。他们还在评估氢的生产、运输、储存和使用方法，以最大限度地减少温室气体排放。科学家们正在努力利用氢气中的能量将这一愿景变为现实，氢气有望在促进更清洁的环境和实现美国到 2050 年实现碳净零排放的目标方面发挥重要作用，换句话说，就是以与碳排放相同的速度从大气中清除碳。氢是最简单的化学元素或原子类型。它仅由一个质子和一个电子组成。它也是最丰富的元素，约占宇宙中已知物质的 75%。水和生物体中都含有大量的氢。我们星球上的水中蕴含着丰富的氢气，它可以通过水循环自然更新。当用作燃料时，它不会释放出碳，因此是一种很有前途的清洁能源。资料来源：阿贡国家实验室氢分子由两个氢原子组成，可用于生产无碳能源。氢分子携带大量能量；一磅氢的能量几乎是一磅汽油或柴油的三倍。然而，氢分子在地球上并不丰富，只占大气层的不到 0.0001%。因此，氢必须从含有氢的其他物质中产生。不使用化石燃料的最常见制氢方法是利用电力将水（H2O）分离成氢（H2）和氧（O2）。这一过程被称为水电解，是一种很有前景的无碳制氢方法，因为电力可以来自核能或可再生能源，如风能和太阳能。科学家和工程师们正在努力改进水电解制氢工艺并降低其成本。在电解过程中，水在阳极分裂成氧气、氢离子和电子。电解质材料允许氢离子通过，但迫使电子单独流向阴极，两者在阴极重新结合形成氢气，用作燃料。资料来源：阿贡国家实验室他们还在开发通过利用和模仿光合作用等生物过程，将太阳能和水直接转化为氢气的方法。氢气生产出来后，有几种使用氢气作为能源的方法。最主要的是燃料电池，它能将氢气和氧气中储存的化学能转化为电能。与汽油发动机不同，燃料电池不会排放二氧化碳等有害气体。与电池不同，燃料电池系统不需要长时间停机充电。与汽油发动机一样，燃料电池系统也可以使用氢气进行补充燃料。氢可以在燃料电池中使用，也可以在发动机中作为燃料燃烧。科学家和工程师们正在努力改进这些技术，以取代化石燃料在交通和电网中的使用。资料来源：阿贡国家实验室正在为汽车、卡车、叉车、公共汽车、轮船和火车开发的一种氢燃料电池将氢分子分裂成电子和质子。电子被迫流经电路，产生可用的电力。同时，质子能够通过薄膜，最终与电子重新结合，并与空气中的氧分子发生反应，生成水，这是唯一的排放物。美国能源部阿贡国家实验室的科学家们正在利用世界一流的设施和专业知识推动氢科学和技术的发展。研究人员正在降低制氢成本，为氢动力汽车开发经济实惠的燃料电池。他们还在评估氢的生产、运输、使用和储存方法，以最大限度地减少温室气体排放。编译自:ScitechDaily相关文章:科学简单点：什么是超级计算？科学简单点：什么是人工智能？科学简单点：什么是量子力学？科学简单点：什么是水力发电？科学简单点：什么是核能？科学简单点：什么是气候复原力？科学简单点：什么是纳米科学？科学简单点：什么是暗物质和暗能量？科学简单点：什么是 X 射线光源？科学简单点：什么是自主发现？ ... PC版： 手机版：

本田推出氢燃料电池重型半挂卡车

本田推出氢燃料电池重型半挂卡车 访问：NordVPN 立减 75% + 外加 3 个月时长 另有NordPass密码管理器 这辆卡车使用本田公司的新型燃料电池系统，该公司与通用汽车公司在密歇根州布朗斯敦的燃料电池系统制造合资企业目前正在生产这种系统。燃料电池系统的耐用性是前几代系统的两倍，但成本只有前几代系统的三分之二，本田将其定位为过去十年来与通用汽车共同制定的氢能业务战略的核心。氢燃料电池使用压缩氢作为燃料，唯一的排放物是水蒸气。最近，许多汽车制造商都在开发重型车辆和移动发电设备时，看中了这项技术的优势，并将其作为进一步淘汰污染严重的燃气车辆、实现自身气候目标的一种途径。按体积计算，氢气的能量含量很低，这就给氢气的储存带来了挑战，因为氢气需要高压、低温或化学处理才能被紧凑地储存起来。克服这一难题对于轻型汽车来说非常重要，因为轻型汽车的燃料储存尺寸和重量往往有限。但是，由于价格高昂和加气基础设施薄弱，氢气也是一项风险极高的投资。目前只有少数几种氢能汽车可供销售，由于加利福尼亚州在加氢站方面的投资不多，因此大部分市场都集中在该州。但即便如此，前景也相当黯淡，壳牌公司今年早些时候宣布关闭其在加利福尼亚州的所有七个氢燃料加注站。根据氢燃料电池合作组织（Hydrogen Fuel Cell Partnership）的数据，2024 年第一季度美国新售出的氢燃料电池汽车只有区区 223 辆，比去年同期下降了 70%。尽管如此，本田仍然看好氢能，尤其是在商用车方面。而且，通用汽车是本田随时准备好的合作伙伴，该公司也正在研究燃料电池技术的多种应用。 ... PC版： 手机版：

新研究发现红树林和盐沼储存的碳比以前认为的多一倍

新研究发现红树林和盐沼储存的碳比以前认为的多一倍 哥德堡大学海洋化学研究员 Gloria Reithmaier。图片来源：Michael Reithmaier哥德堡大学的一份新研究报告显示，气候减缓效果比以前想象的还要好。"我们在红树林和盐沼中发现了更多储存的碳。我们的新发现表明，大部分碳在潮水退去时以碳酸氢盐的形式输出到海洋中，并在海洋中溶解数千年。碳酸氢盐可以稳定pH值，减轻海洋酸化。"哥德堡大学海洋化学研究员 Gloria Reithmaier 说："这一贡献以前一直被忽视。"碳酸氢盐是生态环境的重要组成部分，日常生活中我们主要将其用于发酵过程，在海洋中，碳酸盐和碳酸氢盐被用于构建贝壳和珊瑚骨骼。Reithmaier 和她的同事们得到了来自 12 个不同国家的科学家的帮助，对全球 45 个红树林沼泽和 16 个盐沼的潮间带碳迁移进行了分析。当他们考虑到从生态系统向海洋输出的碳酸氢盐时，这些生态系统中的碳陷阱规模增加了一倍。"我们的研究结果表明，碳酸氢盐的输出量等于甚至超过了土壤中储存的碳量。因此，以前对这些蓝碳源的估计低估了红树林和盐沼在减缓气候变化方面的潜力，蓝碳生态系统在减缓气候变化方面比以前想象的更加有效。现在，保护和恢复红树林和盐沼生态系统变得更加重要"。编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

氢化镁：可持续能源存储的关键？

氢化镁：可持续能源存储的关键？ 研究人员发现了氢化镁作为储氢解决方案失败的原因，并确定了前进的道路，有可能彻底改变氢在能源应用中的使用。在杜本多夫（Dübendorf）的超高真空室中利用电子能谱对纯镁层中氢的迁移进行了研究。图片来源：Empa / AB / IFJ PAN长期以来，氢一直被视为未来的能源载体。然而，在氢成为能源领域的现实之前，必须开发出高效的氢储存方法。如果选择的材料能够以较低的能源成本首先将氢注入其中，然后根据需要进行回收，最好是在与我们日常生活环境相似的条件下进行回收，那么这种材料似乎就是最佳的解决方案。镁似乎是一种很有希望的储氢材料。然而，将其转化为氢化镁需要一种适当高效的催化剂，而这种催化剂尚未找到。由位于杜本多夫的瑞士联邦材料科学与技术实验室（Empa）、苏黎世大学化学系和克拉科夫波兰科学院核物理研究所（IFJ PAN）的科学家组成的研究小组的工作表明，迄今为止多年失败的原因在于对氢气注入过程中镁发生的现象了解不全面。理论与实验启示将氢气作为一种能源加以利用的主要障碍是储存氢气的困难。在目前仍然罕见的氢动力汽车中，氢气是在大约 700 个大气压的压力下压缩储存的。这既不是最便宜的方法，也不是最安全的方法，而且与效率关系不大：一立方米中只有 45 千克氢。如果事先对氢气进行冷凝，同样的体积可以储存 70 千克氢气。遗憾的是，液化过程需要大量能源，而且在整个储存过程中必须保持约 20 开尔文的极低温度。一种替代方法是使用合适的材料，例如氢化镁，它可以在一立方米中储存 106 千克氢。镁晶格中氢（蓝色）分布的可视化：镁和镁氢化物区域明显分开。电离后的镁原子以米色标出。资料来源：IFJ PAN / ZŁ氢化镁是测试储氢能力的材料中最简单的一种。其含量可达 7.6%（按重量计）。因此，氢化镁装置相当重，主要适用于固定应用。不过，值得注意的是，氢化镁是一种非常安全的物质，可以毫无风险地储存在地下室等地方，而且镁本身也是一种容易获得的廉价金属。深入了解氢化镁的局限性理论物理学家 Zbigniew Lodziana 教授（IFJ PAN）说："将氢融入镁中的研究已经进行了几十年，但还没有找到可以广泛应用的解决方案。问题的根源之一是氢元素本身。这种元素可以有效地穿透镁的晶体结构，但只能以单个原子的形式存在。要想从典型的分子氢中获得氢，就需要一种催化剂，其效率足以使氢在材料中的迁移过程快速且能量可行。因此，每个人都在寻找一种符合上述条件的催化剂，但遗憾的是，没有取得多少成功。今天，我们终于知道为什么这些尝试注定要失败了。"Lodziana 教授为镁与氢原子接触时发生的热力学和电子过程建立了一个新模型。该模型预测，在氢原子迁移过程中，材料中会形成局部热力学稳定的氢化镁簇。在金属镁及其氢化物的边界，材料的电子结构会发生变化，而正是这些变化在降低氢离子的迁移率方面发挥了重要作用。换句话说，镁氢化物形成的动力学主要是由其与镁的界面现象决定的。迄今为止，在寻找高效催化剂的过程中还没有考虑到这种影响。Lodziana 教授的理论研究是对瑞士杜本多夫实验室所做实验的补充。在这里，我们在超高真空室中研究了溅射到钯上的纯镁层中原子氢的迁移。测量仪器能够记录所研究样品的几个外原子层的状态变化，这些变化是由新化合物的形成和材料电子结构的相关转变引起的。IFJ PAN 研究人员提出的模型使我们能够充分理解实验结果。瑞士-波兰物理学家小组的研究成果不仅为寻找氢化镁的最佳催化剂铺平了道路，还解释了为什么以前发现的一些催化剂比预期的效率更高。"有很多证据表明，镁及其化合物的储氢技术之所以没有取得重大进展，仅仅是因为我们对这些材料中的氢传输过程了解不全面。几十年来，我们一直在寻找更好的催化剂，但却没有找到我们应该寻找的催化剂。现在，新的理论和实验结果让我们有可能再次乐观地思考如何进一步改进将氢引入镁中的方法，"Lodziana 教授总结道。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：