金属氢的六角密堆积结构与能量的全量子力学计算

金属氢不仅是一种高效核聚变燃料和高效炸药,而且是一种高温超导材料.此外,对金属氢的研究有助于解决地球物理和天体物理中的一些重要问题,如了解各行星的电性质,磁场的强弱和演变过程等.因此研究金属氢具有重大的理论意义和现实意义.1935年Wignerand Huntington通过计算后指出:氢在足够高的压力下将转变为金属氢.从那以后的近60年来,许多研究人员对超高压合成金属氢进行了大量的实验研究,其中毛河光和Hemley小组的实验工作尤为出色.理论方面,人们已经用能带论或均匀电子气微扰论和类氢原子模型     

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<正>日本利用温泉提取氢燃料日本研究人员最近利用温泉水提取氢燃料。提取氢燃料的过程中不产生二氧化碳,有助于控制温室气体排放。这项实验由东北大学于2017年底开展。为了使天然温泉水与金属铝发生化学反应,研究人员让约50摄氏度的强酸性温泉水以每分钟6升的流量通过一个含铝容器,约3小时的实验中一共收集约20升氢气。     

病毒出能源 成本更低廉

在上海世博园区内外,一些加氢站已经建成,它们是为世博会上的氢燃料汽车服务的。众所周知,氢燃料是一种清洁能源．它的原料和燃烧后的唯一产物都是水。然而,令能源公司头疼的是氢燃料的生产成本,因此科学家正在想办法降低氢能源的造价。美国研究人员提出一种新的设想,利用病毒提取氢能源能够降低生产成本。     

气体制造的人造钻石更坚硬

美国研究人员最近称,由气体制造的人造钻石出人意料地硬,甚至比天然钻石还硬。研究人员表示,这种超硬钻石应在工业生产过程中有用。研究人员说,这些钻石不仅特别硬,甚至把测量设备都弄破了,而且约在一天内就可以造出宝石级的晶体。该方法是使用带电粒子或者等离子体冲击密闭容器内的氢和甲烷。这种晶体可通过高压高温的过程使其变得更坚硬。在10分钟过程里,钻石晶体被加热至摄氏2000度,且让其承受海平面大气层5万-7万倍的压力。研究人员发现,得到的钻石比天然钻石至少硬50%。研究人员说,这为制造钻石晶体开拓了一条新路,如新一代以钻石为基…     

氢致微裂纹形核的透射电镜原位观察

310稳定型奥氏体不锈钢在严重电解充氢后能产生氢致滞后断裂.当氢含量较高K_I较低时,断口形貌由原来的韧窝变为准解理.奥氏体不锈钢缺口试样在充氢时,缺口前端的塑性区及其变形量能随着充氢时间增长而不断增大,即氢促进了位错的增殖和运动,当这种氢致局部塑性变形发展到临界值时便引起氢致裂纹的形核.这表明,氢致脆性裂纹是以位错的增殖和运动为先决条件的,但细节并不清楚.本文将通过充氢薄膜试样在透射电镜(TEM)中进行原位拉伸,研究氢致裂纹形核和位错发射及运动之间的关系;并和不含氢试样的类似研究进行对比,以揭示两者间的本质区别.     

碱处理和热处理对污泥发酵产氢途径的影响

城市污水厂产生的污泥中含有多种产氢菌和大量的蛋白质、碳水化合物等有机质, 是潜在的发酵产氢基质之一. 研究了碱处理和热处理对污泥发酵产氢途径的影响. 结果表明, 热处理比碱处理有更强的灭菌作用, 可以有效杀死耗氢菌. 热处理筛选到的产氢菌主要为嗜酸的产氢菌, 而碱处理筛选到的产氢菌主要为嗜碱的产氢菌. 碱处理污泥的最大产氢量在初始pH 11的实验组获得, 为10.32 mL/g-COD; 而热处理污泥的最大产氢量在初始pH 5的实验组获得, 为8.94 mL/g-COD. 热处理污泥在酸性条件下(pH<6)的产氢主要是由利用葡萄糖的菌通过发酵碳水化合物产氢, 而碱处理污泥在碱性条件下(pH>9)的产氢主要是由利用蛋白质的菌通过发酵蛋白质产氢.     

用糖水发电

研究人员发现了一种用廉价生物质快速制氢的方法——最近,美国《科学》杂志报道了一种直接从生物质(如豆油)中制造氢的新装置(见题图),并称这种方法可以降低利用廉价燃料发电的成本。明尼苏达大学的研究人员开发了一种催化方法,可以直接从诸如豆油乃至葡萄糖和水的混合物中生产     

EXAFS及XRD研究铁系催化剂在反应过程中的结构变化

近年来大量排放CO_2产生的温室效应、石油紧缺造成的能源危机,以及CO_2是个潜在的能源,使人们对CO_2的开发和利用产生浓厚的兴趣.CO_2加氢是解决这一问题的重要途径,70年代末至80年代初期的研究工作主要是CO_2加氢甲烷化研究,甲烷在工业上的价值不是很高,将CO_2加氢转化成更有价值的合碳化合物,合成醇、烃类甚至汽油才是期待的结果.     

祖辈中毒殃及孙辈

美国研究人员最近称,祖父母甚至曾祖父母中毒都可能殃及孙辈的健康. 对实验鼠所进行的研究表明,某些有毒的化学物质其毒性可以遗传四代男性. 现在人们将遗传病归咎于基因变异.而发表在<科学>杂志上的研究结果显示,毒素可能在遗传病中也担当了某种角色.     

自拍神器:会飞的相机

正据报道,斯坦福大学的研究人员设计出了一款名为"Nixie"的微型相机。这款相机折叠时,可以像手表一样戴在手腕上。用户只需要按一下按钮,便可以将它展开。放飞后,Nixie则变成了一架四旋翼的无人机,可以从空中拍摄照片或视频,用户可以利用计时器或者手势将它"召唤"回来。据研究人员杰勒纳·乔瓦诺维克称,Nixie在前期将会对攀岩运动爱好者产生极大的吸引力,它能像鸟儿一样跟随在这些正在从事极限运动的人身     

太阳能热化学循环制氢研究进展

太阳能热化学制氢被认为是能源可持续利用最具潜力的途径之一,对推进“碳达峰、碳中和”目标的实现,缓解能源与环境危机具有重大的战略意义.直接热解水虽能实现近零碳排放制氢,然而超高的反应温度以及氢、氧产物分离难等问题,使之难以应用于规模化产氢.太阳能热化学循环间接分解水制氢,通过载氧材料循环来降低直接热解水温度,并实现氢、氧产物分步分离,将间歇、波动、能流密度低的太阳能转化为稳定、高密度的氢气化学能,受到广泛的关注和研究.然而,受限于太阳能热化学循环制氢存在的温度高、效率低、经济性差等诸多瓶颈问题,当前研究仍停留在理论分析与实验研究阶段,阻碍着该项技术的进一步发展.本文围绕太阳能热化学循环制氢,综述了不同循环体系的发展历程及重要进展,并对热化学循环所面临的主要挑战进行了讨论与建议,以期为太阳能热化学循环的研究和发展提供新见解与新思路,为太阳能燃料的高效、稳定、安全以及大规模生产奠定基础.     

自拍神器:会飞的相机

<正>据报道,斯坦福大学的研究人员设计出了一款名为"Nixie"的微型相机。这款相机折叠时,可以像手表一样戴在手腕上。用户只需要按一下按钮,便可以将它展开。放飞后,Nixie则变成了一架四旋翼的无人机,可以从空中拍摄照片或视频,用户可以利用计时器或者手势将它"召唤"回来。据研究人员杰勒纳·乔瓦诺维克称,Nixie在前期将会对攀岩运动爱好者产生极大的吸引力,它能像鸟儿一样跟随在这些正在从事极限运动的人身     

新知短信

氢燃料混合动力卡车日本媒体11月4日报道,一种混合动力卡车由东京市立大学等单位联合开发成功。这种卡车将氢燃料引擎与电马达混搭,实现了二氧化碳等温室气体的零排放。此前,氢燃料汽车在欧美市场出现过,但燃烧效率普遍低于传统汽油燃料车,由于功率不足无法用于载重卡车。东京市立大学的研究人员通过高压泵加压方式注入燃料后,功率得到改善,试驾结果表明,     

光解木制氢研究的新进展

前言光解水制氢的研究,是为了解决能源紧张而提出来的一个课题,受到许多国家的重视.各个工业国家都在寻找新的能源供应,其中氢被一致公认为一种理想的燃料.利用太阳光催化分解水,生成氢和氧,便成为流行的研究课题.因为水和太阳光可以永远不虞     

Born-Oppenheimer近似下的平面氢分子离子Schr?dinger方程的精确解

目前,研究分子少体系统的经典-量子对应已经成为非线性物理中一个极为重要的课题,我们首先要了解系统的量子力学解.在分子系统中,氢分子离子是最简单的,3维氢分子离子的量子力学精确解早已求出.我们将研究更简单的情况:2维氢分子离子的量子力学精确解,这样的解对于低维物理的研究也非常有用.     

CdS修饰TiO_2纳米管阵列制备及其光电催化产氢性能

为了实现利用可见光高效产氢,研究开发了具有可见光响应的CdS/TiO2纳米管阵列光催化剂.利用电化学阳极氧化法,在0.15mol/LNH4F和0.08mol/LH2C2O4的电解液中用钛片制备TiO2纳米管阵列,纳米管管径为80~100nm,管长约为550nm;在氨-硫脲体系中通过水浴化学池沉积将CdS纳米颗粒复合在TiO2纳米管上.以300W氙灯为光源,CdS/TiO2纳米管阵列(2×54mm×100mm)作为光阳极,外加1.0V槽电压,0.1mol/LNa2S和0.04mol/LNa2SO3为电子给体,光电产氢速率达到245.4μL/(h·cm2),表明CdS/TiO2纳米管阵列是一种有前景的光催化产氢材料.     

适用于氢气低温制备与高效存储的催化新体系

氢气是一种具有极高能量密度的二次清洁能源,被认为最有可能替代现有的煤炭和石油等化石燃料作为未来人类社会赖以生存和发展的能源基础.以清洁、高效、无污染的氢循环代替目前对环境有严重威胁且日益枯竭的碳循环.在可预见的未来,全球主要国家将会加大氢能开发和利用的投入.尤其是伴随着我国能源体系的升级和新能源产业的快速发展,氢气作为高效的能量载体势必会成为未来清洁能源发展的主要方向之一.氢能应用循环主要包括3个环节,即(1)氢燃料的制备;(2)氢燃料的存储和输运;(3)氢燃料化学能到电能或其他形式能量的高效转变.结合国家能源战略及基础研究的需求,本研究团队近期在氢气的低温制备和存储方面取得了一定的研究成果.尤其是以α-MoC作为强相互作用载体制备的Au和Pt纳米催化剂,分别在低温水汽变换反应和液相甲醇水重整产氢反应方面取得了较为突出的研究成果.该研究成果为氢燃料的低温原位制备,氢燃料安全、高效的存储运输及大规模工业制氢过程的优化提供了新的思路.本文结合该领域近年来的国内外研究进展和本实验室的研究成果,简单介绍适用于工业化制氢过程的低温水汽变换过程和液相储氢新体系,并对未来该领域的发展提出一定的展望.     

狗也追"星"

最近,美国动物行为学家尼古拉·鲁尼等人发表文章称,狗也喜欢追逐"明星".文章称,狗也和人一样,喜欢向在比赛中获胜的狗或人靠拢并喜欢取得胜利者的好感.研究人员还认为,他们的发现证明了动物对竞技结果也有自己的倾向性.     

人类成功测量迄今最短时间跨度

目前,德国科学家首次研究了一个发生时长比飞秒短得多的过程——他们测量出光子穿过氢分子所花费的平均时间为247仄秒(2.47×10-19秒),这是迄今科学家成功测量的最短时间.该项研究利用电子同步加速器上的激光源PETRA Ⅲ发出的X射线照射氢分子,而光子会在氢分子的电子云中产生电子波.这些电子波的波峰和波谷相遇时会相互...     

氢燃料燃气轮机与大规模氢能发电

清洁可再生氢能源的利用被视为CO₂减排的一个重要途径，受到世界各国的高度重视。从电能到氢能再到电能的高效转换是氢能利用的核心技术之一。产业上大规模高效氢能到电能的转换技术需要100 MW以上的功率，而依靠目前的燃料电池技术难以满足。氢燃料燃气轮机可以实现大规模氢能到电能的转换，且转化效率会随着功率的提高而提高，将是一种重要的氢能发电技术。文章对氢燃料燃气轮机的性能特点、各国研究动态、机种类型和特点、输出功率和热效率、氨燃气轮机等进行了介绍，同时提出利用氢燃料燃气轮机实现从水到水循环的氢能利用系统的设想。