信州大学等机构提出石墨烯涂层新策略,破解甲烷安全储存难题
2025-06-30 10:26
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信州大学、摩根先进材料公司等机构的研究人员提出了一种利用石墨烯涂层多孔碳材料储存甲烷的全新策略,相关成果发表在《自然能源》杂志上,为甲烷的安全储存和运输带来了新希望。

甲烷作为地球上最丰富的天然气之一,被广泛用于建筑物供电和车辆燃料。然而,其安全储存和运输面临挑战,因甲烷极易燃烧,需在约25兆帕的高压下压缩。目前多数高压甲烷储存方案依赖昂贵设备与基础设施,且设备损坏或故障易引发气体泄漏,导致爆炸、火灾等严重事故。

此前提出的吸附天然气(ANG)方法,虽使用纳米多孔材料在中等压力下捕获气体分子,但存在可靠性问题,温度稍有升高,甲烷就可能释放,不仅造成气体流失,还可能引发危险。

此次研究团队提出的新策略前景光明。该策略利用石墨烯涂层和多孔碳基材料,克服了现有甲烷储存方案的局限。这些材料能在高压下捕获甲烷分子,即便在环境压力和低于318K的温度下也能将其保留。研究人员指出,石墨烯可充当热控锁,通过阻塞或激活毛孔来捕获或释放甲烷,实现298K时19.9MPa的压力当量负荷,加热至473K时释放,所得可逆甲烷体积容量达到142v/v,超过了3.5MPa和298K下各种吸附天然气材料的体积容量。

初步研究结果表明,这一甲烷储存策略潜力巨大,比目前其他方法更有效、更安全。待进一步测试验证后,该新策略有望在实际环境中部署,显著降低运输这种广泛使用燃料的风险与困难。

更多信息: Shuwen Wang 等,石墨烯涂覆纳米多孔碳中的高密度甲烷常压存储,《自然能源》 (2025)。

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