新研发材料储氢密度是液态氢的两倍_新浪财经

由五个氢分子（紫色和红色）组成的分子团占据了材料中的一个孔隙。

一种可储存两倍于现有方法的氢气的材料可应对大规模氢气存储的挑战。　　一种纳米多孔材料能以两倍于低温液态氢的密度储存氢气，它可以解决阻碍这种清洁燃料大规模液体和气体储存的难题。　　氢气作为一种清洁燃料，在卡车、商用车、短程航空和航运等领域有着广泛的应用，其单位重量和体积所携带的能量比锂电池高得多，而且续航里程更长，加油更快。可以像燃烧汽油一样或多或少地燃烧它，也可以通过燃料电池产生电力。　　在所有燃料中，它的单位质量能量最高，但储存起来很麻烦。把它保存在气罐里，需要大约700个大气压的压缩。如果将其保存为液体，则需要保持比绝对零度高出20度的低温。即使把它压缩成超冷液体，它的重量可能很轻，但它所占的体积却令人吃惊，而且很不方便，这使得它既耗能，又很难在空间有限的地方进行存储。　　现在，韩国研究人员表示，他们已经创造出一种材料，能以比低温液态氢密度高一倍的密度储存氢。这项新研究的第一作者、蔚山国立科学技术研究院（UNIST）的Hyunchul Oh说：“我们的创新材料代表了氢存储领域的范式转变，为传统方法提供了令人信服的替代方案。”　　作为一种分子，氢可以在一种叫作物理吸附的过程中物理吸附到多孔材料中。高多孔材料以前曾展示过在单位质量内存储大量氢的能力，但它们在小体积内存储大量能量方面却举步维艰。　　直到现在。研究小组合成了纳米多孔硼氢化镁（Mg(BH)4 2 ），这种框架由部分带负电荷的氢原子构成纳米孔的内表面，能够吸附氢气和氮气。虽然氮气和氢气都能进入孔隙，但研究人员发现，由于氮气和氢气在孔隙中占据不同的吸附位点，氢气的气体吸收量要大三倍。　　研究人员观察到，小孔中氢密度高的原因是氢分子的各向异性（与方向有关）形状，在接近环境压力下，氢分子通常呈紧密堆积的球状。这种材料以三维排列方式储存了五个氢分子团，从而提高了容积容量。　　他们发现，Mg(BH4)2每升孔隙容积可以存储前所未有的144克氢，而低温液态氢只能存储70.8克/升，固态氢只能存储86克/升。　　研究人员表示，他们的研究成果解决了大规模氢气存储的关键难题，提高了氢气的效率和经济可行性。　　这会是氢动力飞机的解决方案吗？可能不会。航空环境中的液态氢系统可以实现30%左右的氢气质量分数，另外70%的重量则由储氢罐和低温冷却设备增加。根据这项研究，这种纳米孔存储材料的质量分数为21.7%，因此其单位重量所携带的能量是储罐中气态氢气的两倍，但低温液态系统会更轻。　　另一方面，它肯定能在长途运输或卡车运输中发挥作用，因为在这种情况下，重量不是问题，而体积则更为重要。当然，这似乎也是目前静态储能的最佳方法，在这种情况下，氢的使用或多或少会像电池一样。　　我们还想进一步了解它是如何释放的，在什么样的温度和压力下工作，以及用这种方法储存氢气的往返能量损耗是多少，但这无疑是该领域的一个突破性进展。　　这项研究发表在《自然-化学》杂志上。（逸文）