據(jù)悉，該過(guò)程在室溫和正常的大氣條件下進(jìn)行，不使用金屬或添加劑。這一突破提供了一個(gè)有希望的新方案，解決了在交通運(yùn)輸和其他應(yīng)用中采用氫燃料的長(zhǎng)期挑戰(zhàn)。

 

在全國(guó)范圍內(nèi)減少對(duì)化石燃料依賴的努力中，氫燃料是一個(gè)潛在的解決方案。根據(jù)美國(guó)能源部的說(shuō)法，改善氫儲(chǔ)存是推進(jìn)氫燃料電池技術(shù)的關(guān)鍵。在埃姆斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，科學(xué)家Long Qi和Wenyu Huang研究了從一種被稱為液態(tài)有機(jī)載氫體（LOHCs）的材料中提取氫的方法。

 

儲(chǔ)存氫的方法之一是化學(xué)方法。化學(xué)儲(chǔ)存依賴于與氫分子反應(yīng)并將其儲(chǔ)存為氫原子的材料，如LOHCs。這種儲(chǔ)存方式允許在環(huán)境溫度下以小體積儲(chǔ)存大量的氫。然而，為了使氫變得有用，需要催化劑來(lái)激活LOHCs并釋放氫，這個(gè)過(guò)程叫做脫氫。

 

Qi解釋說(shuō)，目前有其他脫氫方法，但它們提出了一些挑戰(zhàn)。一些方法依賴于金屬基催化劑，其中涉及關(guān)鍵的鉑族金屬。這些金屬的供應(yīng)既有限又昂貴。其他方法需要添加添加劑來(lái)釋放氫氣。這些添加劑不能重復(fù)使用，總成本較高，因?yàn)樗鼈冃枰诿總€(gè)循環(huán)過(guò)程中添加。

 

在最新的研究中，Qi和Huang開(kāi)發(fā)的催化劑不需要金屬或添加劑。研究人員表示，“這很簡(jiǎn)單。基本上，只要把不含金屬的催化劑添加到LOHC中，氫氣就會(huì)跳出來(lái)，即使是在室溫下。”

 

 

具體而言，這種催化劑由氮和碳組成。其效率的關(guān)鍵是氮的結(jié)構(gòu)。催化活動(dòng)可以在室溫下進(jìn)行，是因?yàn)樵谔蓟^(guò)程中形成了獨(dú)特的緊密間隔的石墨狀氮原子作為氮?dú)饨M件。氮?dú)饨M件可以催化裂解LOHCs中的碳?xì)滏I，并促進(jìn)氫分子的解吸。這個(gè)過(guò)程是使該催化劑比市面上其他催化劑更有效的原因。

 

2019年，交通運(yùn)輸業(yè)占美國(guó)二氧化碳總排放量的29%。Qi教授表示，這一過(guò)程的便利和高效，可能會(huì)在未來(lái)造福交通運(yùn)輸業(yè)。與目前的技術(shù)相比，這種新技術(shù)可以以更低的成本和更溫和的條件從存儲(chǔ)中提取可用的氫。更大的氫密度可以為氫燃料電池提供更大的電荷，從而為汽車提供更長(zhǎng)距離的動(dòng)力。

 

 

研究人員強(qiáng)調(diào)稱，這項(xiàng)研究是支持國(guó)家到2050年實(shí)現(xiàn)碳中和的重要一步，它提供了一種簡(jiǎn)單而有效的方法。這項(xiàng)研究結(jié)果已于近期發(fā)表在了《科學(xué)進(jìn)展》雜志上。