Väteklatrat
Ett väteklatrat är ett klatrat som innehåller väte i ett vattengitter. Det är inte möjligt att lagra kommersiella mängder väte med denna metod väte i en väteekonomi . En nyligen genomförd granskning som redogör för toppmoderna och framtida utsikter och utmaningar för vätelagring som klatrathydrater rapporteras av Veluswamy et al. (2014). En annan ovanlig egenskap är att flera vätemolekyler kan förekomma vid varje burplats i isen, en av endast ett fåtal gästmolekyler som bildar klatrater med denna egenskap. Det maximala förhållandet mellan väte och vatten är 6 H 2 till 17 H 2 O. Det kan formas vid 250K i ett diamantstäd vid ett tryck av 300 MPa (3000 bar). Det tar cirka 30 minuter att forma, så denna metod är opraktisk för snabb tillverkning. Viktprocenten väte är 3,77%. Burfacken är hexakaidekaedriska och rymmer från två till fyra vätemolekyler. Vid temperaturer över 160K roterar molekylerna runt inne i buren. Under 120K slutar molekylerna att rasa runt buren och under 50K låses i en fast position. Detta bestämdes med deuterium i ett neutronspridningsexperiment .
Vid högre tryck kan ett klatrat i förhållandet 1:1 bildas. Det kristalliserar i en kubisk struktur, där H 2 och H 2 O båda är arrangerade i ett diamantgitter. Den är stabil över 2,3 GPa.
Under ännu högre tryck (över 38 GPa) finns det en förutsägelse om förekomsten av ett klatrat med en kubisk struktur och ett förhållande på 1:2: 2H 2 • H 2 O.
Mer komplexa klatrater kan förekomma med väte, vatten och andra molekyler som metan och tetrahydrofuran .
Eftersom väte och vattenis är vanliga beståndsdelar i universum, är det mycket troligt att naturliga väteklatrater kommer att bildas under rätt omständigheter. Detta kan till exempel inträffa i isiga månar. Väteklatrat skulle troligen ha bildats i högtrycksnebulosorna som bildade gasjättarna, men inte ha bildats i kometer.
- ^ Hirscher, Michael (4 augusti 2010). "Clathrate Hydrates". Kapitel 3. Klatrathydrater . Handbok för vätgaslagring . Wiley. s. 63–79. doi : 10.1002/9783527629800.ch3 . ISBN 9783527629800 .
- ^ Sabo, Dubravko; Sabo, Dubravko; Clawson, Jacalyn; Rempe, Susan; Greathouse, Jeffery; Martin, Marcus; Leung, Kevin; Varma, Sameer; Cygan, Randall; Alam, Todd (7 mars 2007). "Väteklatrat hydraterar som ett potentiellt vätelagringsmaterial" . MAR07 Möte av American Physical Society . 52 (1): S39.012. Bibcode : 2007APS..MARS39012S . Hämtad 10 september 2011 .
- ^ Veluswamy, Hari Prakash; Kumar, Rajnish; Linga, Praveen (2014). "Vätelagring i klatrathydrater: Aktuell teknik och framtida riktningar" . Tillämpad energi . 122 : 112–132. doi : 10.1016/j.apenergy.2014.01.063 .
- ^ 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). "Struktur och dynamik hos vätemolekyler i det nya klatrathydratet genom högtrycksneutrondiffraktion". Fysiska granskningsbrev . 93 (12): 125503–1–125503–4. Bibcode : 2004PhRvL..93l5503L . doi : 10.1103/PhysRevLett.93.125503 . PMID 15447276 .
- ^ Mao, Wendy L. ; Mao, AF Goncharov; VV Struzhkin; Q. Guo; J. Hu, J. Shu; RJ Hemley; M Somayazulu & Y. Zhao (2002). "Vätekluster i klatrathydrat". Vetenskap . 297 (5590): 2247–2249. Bibcode : 2002Sci...297.2247M . doi : 10.1126/science.1075394 . PMID 12351785 . S2CID 24168225 .
- ^ Vos, Willem L.; Finger, Larry W.; Hemley, Russell J.; Mao, Ho-kwang (augusti 1996). "Tryckberoende av vätebindning i ett nytt H2O-H2-klatrat". Bokstäver i kemisk fysik . 257 (5–6): 524–530. Bibcode : 1996CPL...257..524V . doi : 10.1016/0009-2614(96)00583-0 .
- ^ Qian, Guang-Rui; Lyakhov, Andriy O.; Zhu, Qiang; Oganov, Artem R.; Dong, Xiao (8 juli 2014). "Novel Hydrogen Hydrate Structures under Pressure" . Vetenskapliga rapporter . 4 : 5606. Bibcode : 2014NatSR...4E5606Q . doi : 10.1038/srep05606 . PMC 4085642 . PMID 25001502 .
- ^ a b Struzhkin, Viktor; Burkhard Militzer; Wendy L. Mao; Ho-kwang Mao & Russell J. Hemley (7 december 2006). "Vätelagring i molekylära klatrater" (PDF) . Chem Rev. 107 (10): 4133–4151. doi : 10.1021/cr050183d . PMID 17850164 .
- ^ Smirnov, GS; Stegailov, VV (17 december 2015). "Anomal diffusion av gästmolekyler i vätgashydrater". Hög temperatur . 53 (6): 829–836. doi : 10.1134/S0018151X15060188 . S2CID 123843390 .
- ^ Lunine, Jonathan I.; Stevenson, David J. (1985). "Termodynamik hos klatrathydrat vid låga och höga tryck med applicering på det yttre solsystemet" . The Astrophysical Journal Supplement Series . 58 : 493. Bibcode : 1985ApJS...58..493L . doi : 10.1086/191050 . Hämtad 10 september 2011 .
externa länkar
- Vos, Willem L.; Larry W. Finger; Russel J. Hemley & Ho-kwang Mao (8 november 1993). "Novel H2-H2O Clathrates at High Pressure" (PDF) . Fysiska granskningsbrev . 71 (19): 3150–3153. Bibcode : 1993PhRvL..71.3150V . doi : 10.1103/physrevlett.71.3150 . PMID 10054870 .