據(jù)報(bào)道，美國能源部埃姆斯國家實(shí)驗(yàn)室（U.S. Department of Energy’s Ames Laboratory）的研發(fā)人員開發(fā)了一種新的催化劑，可以從儲氫材料中輕松而有效地提取氫氣。
據(jù)悉，該過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期挑戰(zhàn)。
在全國范圍內(nèi)減少對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)美國能源部的說法，改善氫儲存是推進(jìn)氫燃料電池技術(shù)的關(guān)鍵。在埃姆斯國家實(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。
儲存氫的方法之一是化學(xué)方法。化學(xué)儲存依賴于與氫分子反應(yīng)并將其儲存為氫原子的材料，如LOHCs。這種儲存方式允許在環(huán)境溫度下以小體積儲存大量的氫。然而，為了使氫變得有用，需要催化劑來激活LOHCs并釋放氫，這個(gè)過程叫做脫氫。
Qi解釋說，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)過程中添加。
在最新的研究中，Qi和Huang開發(fā)的催化劑不需要金屬或添加劑。研究人員表示，“這很簡單。基本上，只要把不含金屬的催化劑添加到LOHC中，氫氣就會跳出來，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)。催化活動可以在室溫下進(jìn)行，是因?yàn)樵谔蓟^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)占美國二氧化碳總排放量的29%。Qi教授表示，這一過程的便利和高效，可能會在未來造福交通運(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距離的動力。
研究人員強(qiáng)調(diào)稱，這項(xiàng)研究是支持國家到2050年實(shí)現(xiàn)碳中和的重要一步，它提供了一種簡單而有效的方法。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。
