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国际视点：攻克氢能源开发中的重大难题
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已经搜索,无重复 转载 未来的燃料电池是当今研究的热门，但电池中氢原子的稳定性是该项研究中的一大难点。化合物中的氢原子非常活泼，难以储存。最近，美国科学家的一个前所未有的发现有望攻克这一难关。科学家们通过处理，将氢原子引入金属钯的浅层表面，在这一特定的区域，氢原子能够稳定存在。这一特殊结构有望在金属催化剂、氢储存和燃料电池等重要应用领域发挥重要作用。 在金属表面，氢原子与金属形成的氢化物中氢原子带有部分负电荷，通过观察证实，金属表面存在着非常稳定的区域，以前有科学家对这一现象曾进行过预测，但这是科学家第一次成功合成并直接观察到这种结构。 领导这一研究的科学家是美国宾夕法尼亚大学著名化学和物理学家魏丝教授，他们将氢原子吸附在某种载体上，然后将其移入金属的浅表面下，并仔细观察了金属晶体内特定区域中氢化物的存在对金属的化学性质、物理性质和电子特性等各种性质的影响。另外，浅表处的氢化物还可以作为一种新材料，进一步研究其在氢储存和燃料电池中的应用。科学家们这种构建浅表处氢化物的能力为这些应用领域提供了重要的研究工具。魏丝表示，金属浅表处的氢原子在化学反应中的重要性得到了科学界的公认。各种实验数据已经间接地证明，在这些区域存在着对化学反应比较重要的氢原子，但一直没有方法证明，这一物质结构将为这些科学预言提供证据，并通过观察获得直接的数据。 实验在扫描隧道显微镜（STM）中低温超真空条件下进行，科学家先将金属晶体暴露在氢环境中，氢原子会吸附在金属的表面，对于多余的氢原子，通过不断加热和加氧，被氧化成水后去掉。清出金属表面的氢原子后，运用扫描隧道显微镜中发射出的电子，将氢原子带入金属表面下的浅表层进入稳定的区域。在金属浅表下氢化物形成的过程中，魏丝和他的同事们发现，金属表面在不断扭曲变形，新结构上面的带正电荷的金属钯原子在不断增加，不断与金属表面的氢原子发生反应。研究人员称，该研究中最有趣的一面在于，能够将氢原子带入金属表面下，而金属表面扭曲等观察到的现象证明了稳定区域的存在，并从理论上预言了氢化物的物理和电子特性以及这些特性在相关领域的运用。 魏丝数年前曾在IBM工作，是世界上第一个将惰性气体氙原子引入金属表面的人，如果将金属表面的原子处理能力进行延伸和扩展，科学家们将提高对许多重要商业用途中化学反应的认识和理解。另外，这一模型将开创一种在技术领域有重要用途的新型材料。 |
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