新材料或?qū)⑼苿?dòng)“終極綠色能源”應(yīng)用進(jìn)程
文章來源：中國青年報(bào) 更新時(shí)間：2020-01-02 15:11:45
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日前，由英國利物浦大學(xué)和西交利物浦大學(xué)合作的一項(xiàng)新能源研究項(xiàng)目取得突破，將有助于推動(dòng)可控核聚變作為清潔無碳能源的應(yīng)用前景，該項(xiàng)研究成果發(fā)表于國際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》（Science）。
計(jì)算機(jī)模型為探究多孔有機(jī)籠分離氫同位素的機(jī)理做出重要貢獻(xiàn)
西交利物浦大學(xué)化學(xué)系丁理峰博士及其博士生楊思源與來自英國利物浦大學(xué)的研究人員合作，致力于解決一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的問題——如何有效獲取高純度的氘，從而為可控核聚變反應(yīng)堆提供燃料來源。
西交利物浦大學(xué)化學(xué)系丁理峰博士
“可控核聚變技術(shù)有潛力超越人類目前使用的任何清潔能源技術(shù)，因此也被稱為‘終極綠色能源’。”丁理峰博士介紹道，“但如何為可控核聚變找到穩(wěn)定的燃料來源，這仍是個(gè)有挑戰(zhàn)性的課題。”
氫的同位素——氘，是一種潛在的可控核聚變?nèi)剂希谧匀唤缰械臐舛群艿停虼藘r(jià)格昂貴。
“一般情況下，高純度、高濃度的氘是通過分離氫—氘混合氣體來獲得的，但目前實(shí)現(xiàn)這種分離的技術(shù)能耗大、效率低。”丁博士說。
為應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，由利物浦大學(xué)的英國皇家學(xué)會(huì)會(huì)士Andrew Copper教授帶領(lǐng)的聯(lián)合團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出一種新材料，通過一種被稱為“動(dòng)態(tài)量子篩分(KQS)”的過程，實(shí)現(xiàn)氘氣體從混合氣體中的有效分離。
“這是一種混合多孔有機(jī)籠狀材料，為分離氘分子提供了一種經(jīng)濟(jì)有效的技術(shù)方案，它能從混合氣體中選擇氘分子并大量吸附它。”丁博士解釋道，“由于這種材料的產(chǎn)量很高，它在實(shí)際的工業(yè)應(yīng)用中具有極佳的量產(chǎn)潛力。”
西浦團(tuán)隊(duì)的丁理峰博士及其博士生楊思源為分離過程的理論建模做出了重要貢獻(xiàn)。他們運(yùn)用計(jì)算機(jī)模型來研究分子層面的氫氘分離過程，由此研究出該材料具備優(yōu)越性能的原因所在。
“利用分子模型，我們研究和了解了吸附和分離是如何在材料內(nèi)部發(fā)生的。”丁博士說，“對于科學(xué)實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確理解和發(fā)現(xiàn)可以指導(dǎo)后續(xù)的實(shí)驗(yàn)方向，從而開發(fā)出更好的氘分離材料。”
除了用作可控核聚變的燃料外，氘還被廣泛運(yùn)用于其他的科學(xué)研究中，包括非放射性同位素追蹤、中子散射技術(shù)以及制藥行業(yè)的研究等。 |
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