第二型氫氣水合物（Type II Hydrogen Clathrate）

第二型氫氣水合物（Hydrogen Clathrate Type II）：更大籠狀結構的幾何奧秘

除了第一型氫氣水合物，金必耀與左家靜在 2018 年 Bridges 數學藝術大會 上還展示了 第二型氫氣水合物（Hydrogen Clathrate Type II） 的串珠模型。這個模型比第一型結構更為複雜，具有更大的籠狀單元，展現了水分子如何透過幾何排列來形成穩定的氣體捕獲結構。

第二型氫氣水合物的結構特性

第二型氫氣水合物擁有更大的籠狀結構，能夠儲存較大體積的氣體分子。它的結構由兩種籠子組成：

• 小型 12 面體籠（Dodecahedral Cage, 5¹²）： 與 Type I 相同，由 12 個五邊形組成。
• 大型 16 面體籠（Hexakaidecahedral Cage, 5¹²6⁴）： 由 12 個五邊形和 4 個六邊形組成，體積更大。

   這種結構的特點是：

   
•   更適合捕捉較大分子的氣體（如丙烷）    
•   擁有更高的空間填充能力    
•   存在於極地與深海環境中，並被視為未來的潛在氫能儲存技術

串珠模型的創新價值

這個模型延續了金必耀教授的 串珠科學建模技術，以珠子代表水分子的碳氫鍵與氫鍵，使觀眾能夠：

   
• 直觀地看到 Type II 水合物的幾何結構    
• 分辨 不同籠子的形狀與排列方式    
• 了解 如何利用這種結構來儲存氫氣與其他氣體

這種藝術與科學結合的方法，不僅讓水合物的概念變得具體可感，還為材料科學與教育提供了新的視角。

晶籠水合物與未來能源

氫氣水合物的研究對 可再生能源技術 具有重大影響：

   
•  低溫高效氫氣儲存技術，有望取代目前高壓儲氫的方法    
•   可能用於未來的太空探索，如木星的衛星 歐羅巴（Europa），可能蘊藏大量水合物    
•   應用於工業氣體分離與碳捕獲技術，提高能源利用效率

串珠模型資訊

• 尺寸： 直徑約 25 公分
• 材料： 木珠、彈性繩
• 結構特點： 重現 Type II 水合物的複雜幾何排列

更多資訊

這種結構比 Type I 更適合儲存較大分子的氣體，如丙烷。詳細內容可參閱 Bridges 2018 展覽頁面。

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