Chemici najdou novou formu ledu

Nový hydrát klatrátového vodíku. Uznání: Pavel Odinev / Skoltech

Vědci ze Spojených států, Číny a Ruska popsali strukturu a vlastnosti nového hydrátu klatrátového vodíku vytvořeného při pokojové teplotě a nízkém tlaku. Hydrogenhydráty jsou potenciálním řešením pro skladování a přepravu vodíku, nejpřirozenějšího paliva. Výzkum byl publikován v časopise Dopisy o fyzické kontrole.

Led je složitá látka s mnoha polymorfními mutacemi, které podle zjištění vědců stále rostou. Fyzikální vlastnosti ledu se také liší: například vodíkové vazby mohou být při vysokých tlacích symetrické, což znemožňuje identifikaci molekuly ve vodě, zatímco nízký tlak způsobuje poruchy protonů, které molekuly umisťují do voda v mnoha možných orientálních prostorech uvnitř krystalové struktury. . Led kolem nás, včetně sněhových vloček, byl vždy nekonzistentní. Led může obsahovat molekuly xenonu, chloru, oxidu uhličitého nebo metanu a vytvářet hydrátové plyny, které mají často odlišnou strukturu než čistý led. Nejhojnější zemský plyn na Zemi existuje ve formě plynových hydrátů.

Ve své nové studii se chemici ze Spojených států, Číny a Ruska zaměřili na hydráty vodíku. Plynové hydráty mají mnoho zájmů pro teoretický výzkum a praktické aplikace, jako je skladování vodíku. Pokud je vodík skladován v přirozené formě, představuje riziko výbuchu, zatímco hustota je mnohem nižší, dokonce iu stlačeného vodíku. Proto vědci hledají nákladově efektivní řešení pro skladování vodíku.

„Není to poprvé, co se chystáme k hydrátům hydrogenu. V našem předchozím výzkumu jsme předpovídali nový hydrogenhydrát se 2 molekulami vodíku na molekulu vody. Bohužel je tento jedinečný hydrát možný pouze. odolává tlaku více než 380 000 atmosfér, které jsou snadno dostupné v laboratoři, ale je obtížné je aplikovat v praktických aplikacích. Náš nový článek popisuje hydráty, které obsahují málo vodíku, ale mohou vydržet déle nízký tlak, “řekl profesor Skoltech Artem R. Oganov.

Krystalová struktura hydrátů je silně závislá na tlaku. Při krátkém tlaku má několik otvorů, které podle Oganova připomínají čínské lucerny, z nichž každý přijímá molekuly vodíku. Jak se zvyšuje tlak, struktura se stává mnohem větší, s mnoha molekulami vodíku zabudovanými do krystalové struktury, i když se jejich stupeň volnosti stává mnohem menší.

Ve svém výzkumu publikovaném Dopisy o fyzické kontrole, vědci z Carnegie Institution of Washington (USA) a Ústavu fyziky pevných látek v Che-fej (Čína) pod vedením Alexandra F. Goncharova, profesora těchto dvou institucí, provedli experimenty na vlastnosti různých vodíkových hydrátů a objevil neobvyklý hydrát se 3 molekulami vody na molekulu vodíku. Tým vedený profesorem Oganovem používá k určení struktury sloučeniny odpovědné za jedinečné chování evoluční algoritmus USPEX vyvinutý Oganovem a jeho studenty. Vědci napodobili experimentální podmínky a našli novou strukturu podobnou známému hydrátu protonu C1 objednanému protony, ale odlišnému od C1 v molekulární orientaci vody. Tým ukázal, že k protonové poruše by mělo docházet při pokojové teplotě, proto byla vysvětlena rentgenová variace a data Ramanova spektra získaná v experimentu.

Reference: „Novel Hydrogen Clathrate Hydrate“ Yu Wang, Konstantin Glazyrin, Valery Roizen, Artem R. Oganov, Ivan Chernyshov, Xiao Zhang, Eran Greenberg, Vitali B. Prakapenka, Xue Yang, Shu-qing Jiang a Alexander F. Goncharove, 18. prosince 2020, Dopisy o fyzické kontrole.
DOI: 10,1103 / PhysRevLett.125.255702

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Houby mohou léčit bakterie a obohatit půdu o živiny

Aeroskulární mykorhizní houby se rozprostírají přes dlouhé vláknité struktury zvané krásně až k zemi. Krásy, menší než lidské vlasy, lze vidět mezi kořeny...

Světlo zapíná barvy a vzory objektů

Nový systém využívá ultrafialové světlo, které se promítá na objekty natřené barvou aktivující světlo, ke změně reflexních vlastností barvy a vytváření obrazů během několika...

Ne! Je pravděpodobnější, že žádosti o půjčku zpracované kolem poledne budou zamítnuty

Úředníci bankovních půjček pravděpodobněji budou schvalovat žádosti o půjčky dříve a později během dne, zatímco „únava z rozhodování“ kolem poledne je spojena s nedodržováním...

Náročné modely před oddělením v Bothnian Bay

19. dubna 2021 Mořský led na severu Baltského moře vykazuje některé přesvědčivé vzory, než se na jaře roztaví a setře. Na rozdíl od mořského ledu, který...

Výjimečná biologická rozmanitost ve 14,7 milionu let starém tropickém deštném pralese a osvětluje vývoj

Ekologická rekonstrukce bioty Zhangpu. Obrazový kredit: NIGPAS Nově objevený miocénní biom osvětluje vývoj deštného pralesa Mezinárodní výzkumná skupina vedená profesorem WANG Bo a profesorem SHI...

Newsletter

Subscribe to stay updated.