포접 수소

Hydrogen clathrate

수소포화합물은 물 격자에 수소를 포함한 포화합물이다.이 물질은 수소 [1][2]경제에서 수소를 저장할 수 있다는 점 때문에 흥미롭다.클로트레이트 하이드레이트로써 수소 저장의 최신 및 미래 전망과 과제를 설명하는 최근 검토는 Veluswamy et al.(2014)[3]에 의해 보고되었다.또 다른 특이한 특징은 여러 수소 분자가 얼음의 각 케이지 위치에서 발생할 수 있다는 것인데, 이것은 이 성질을 가지고 쇄설체를 형성하는 극소수의 게스트 분자 중 하나이다.수소와 물의 최대 비율은 62 H 대 172 [4]HO이다.다이아몬드 앤빌에서 300MPa(3000bar)의 압력으로 250K에서 형성될 수 있습니다.성형까지 30분 정도 걸리기 때문에 빠른 [5]제작에는 실용적이지 않습니다.수소의 무게 비율은 3.77%[4]이다.케이지 컴파트먼트는 육면체이며 2-4개의 수소 분자를 수용할 수 있습니다.160K 이상의 온도에서 분자는 케이지 안에서 회전합니다.12K 이하에서는 분자가 케이지 주위를 도는 것을 멈추고, 50K 이하에서는 고정 위치에 고정됩니다.이것은 중성자 산란 실험에서 [4]중수소로 측정되었다.

높은 압력에서는 1:1 비율의 포접률이 형성될 수 있습니다.그것은 입방체 구조로 결정되며, 여기서2 H와2 HO는 모두 다이아몬드 격자로 배열됩니다.2.3 GPa [6]이상에서는 안정적입니다.

이보다 더 높은 압력(38GPa 이상)에서는 입방체 구조의 포접률 2H2·[7]HO의2 존재 예측이 있다.

더 복잡한 쇄설물은 수소, 물 그리고 메탄,[8] 테트라히드로프랑과 [9]같은 다른 분자들과 함께 발생할 수 있습니다.

수소와 얼음은 우주의 일반적인 구성 요소이기 때문에, 적절한 상황에서 천연 수소 포접물이 형성될 가능성이 매우 높습니다.예를 들어,[8] 이것은 얼음 달에서 발생할 수 있다.가스 거성을 형성한 고압 성운에서는 수소 포접이 형성될 가능성이 높았지만 [10]혜성에서는 형성되지 않았다.

레퍼런스

  1. ^ Hirscher, Michael (4 August 2010). "Clathrate Hydrates". Chapter 3. Clathrate Hydrates. Handbook of Hydrogen Storage. Wiley. pp. 63–79. doi:10.1002/9783527629800.ch3. ISBN 9783527629800.
  2. ^ Sabo, Dubravko; Sabo, Dubravko; Clawson, Jacalyn; Rempe, Susan; Greathouse, Jeffery; Martin, Marcus; Leung, Kevin; Varma, Sameer; Cygan, Randall; Alam, Todd (7 March 2007). "Hydrogen clathrate hydrates as a potential hydrogen storage material". MAR07 Meeting of the American Physical Society. 52 (1): S39.012. Bibcode:2007APS..MARS39012S. Retrieved 10 September 2011.
  3. ^ Veluswamy, Hari Prakash; Kumar, Rajnish; Linga, Praveen (2014). "Hydrogen storage in clathrate hydrates: Current state of the art and future directions". Applied Energy. 122: 112–132. doi:10.1016/j.apenergy.2014.01.063.
  4. ^ a b c Lokshin, Konstantin A.; Yusheng Zhao; Duanwei He; Wendy L. Mao; Ho-Kwang Mao; Russell J. Hemley; Maxim V. Lobanov & Martha Greenblatt (14 September 2004). "Structure and Dynamics of Hydrogen Molecules in the Novel Clathrate Hydrate by High Pressure Neutron Diffraction". Physical Review Letters. 93 (12): 125503–1–125503–4. Bibcode:2004PhRvL..93l5503L. doi:10.1103/PhysRevLett.93.125503. PMID 15447276.
  5. ^ Mao, Wendy L.; Mao, A. F. Goncharov; V. V. Struzhkin; Q. Guo; J. Hu, J. Shu; R. J. Hemley; M Somayazulu & Y. Zhao (2002). "Hydrogen Clusters in Clathratehydrate". Science. 297 (5590): 2247–2249. Bibcode:2002Sci...297.2247M. doi:10.1126/science.1075394. PMID 12351785. S2CID 24168225.
  6. ^ Vos, Willem L.; Finger, Larry W.; Hemley, Russell J.; Mao, Ho-kwang (August 1996). "Pressure dependence of hydrogen bonding in a novel H2O-H2 clathrate". Chemical Physics Letters. 257 (5–6): 524–530. Bibcode:1996CPL...257..524V. doi:10.1016/0009-2614(96)00583-0.
  7. ^ Qian, Guang-Rui; Lyakhov, Andriy O.; Zhu, Qiang; Oganov, Artem R.; Dong, Xiao (8 July 2014). "Novel Hydrogen Hydrate Structures under Pressure". Scientific Reports. 4: 5606. Bibcode:2014NatSR...4E5606Q. doi:10.1038/srep05606. PMC 4085642. PMID 25001502.
  8. ^ a b Struzhkin, Viktor; Burkhard Militzer; Wendy L. Mao; Ho-kwang Mao & Russell J. Hemley (7 December 2006). "Hydrogen Storage in Molecular Clathrates" (PDF). Chem Rev. 107 (10): 4133–4151. doi:10.1021/cr050183d. PMID 17850164.
  9. ^ Smirnov, G. S.; Stegailov, V. V. (17 December 2015). "Anomalous diffusion of guest molecules in hydrogen gas hydrates". High Temperature. 53 (6): 829–836. doi:10.1134/S0018151X15060188. S2CID 123843390.
  10. ^ Lunine, Jonathan I.; Stevenson, David J. (1985). "Thermodynamics of clathrate hydrate at low and high pressures with application to the outer solar system". The Astrophysical Journal Supplement Series. 58: 493. Bibcode:1985ApJS...58..493L. doi:10.1086/191050. Retrieved 10 September 2011.

외부 링크