激光网2月21日消息，一种纳米多孔材料可以将氢气的密度保持在低温液体H2的两倍，可以解决大规模液体和气体储存的挑战，这些挑战阻碍了这种清洁燃料的发展。
氢气作为一种清洁燃料正在得到广泛的应用——例如，在卡车和商用车、短程航空和航运中，氢气的重量和体积比锂电池携带的能量要多得多，并且可以提供卓越的续航里程和快速加油。你可以或多或少地像汽油一样燃烧它，或者通过燃料电池来发电。
它拥有所有燃料中每质量最高的能量，但储存起来很痛苦。把它放在油箱里，你需要大约 700 个大气压的压缩。将其保持为液体，您需要将低温保持在绝对零度以上 20 度。即使被压成过冷的液体，它也可能很轻，但它占用的体积令人惊讶且不方便，这使得它既耗能又难以在空间问题的情况下包装。
现在，韩国研究人员表示，他们已经创造了一种材料，可以储存氢气，其密度是其低温液体形式的两倍。“我们的创新材料代表了储氢领域的范式转变，为传统方法提供了令人信服的替代方案，”来自蔚山国立科学技术研究所的Hyunchul Oh说，他是这项新研究的主要作者。
作为一种分子，氢可以在称为物理吸附的过程中物理吸附到多孔材料中。高度多孔材料以前已经证明每单位质量能够储存大量氢气，但它们一直难以在小体积内储存大量能量。
直到现在。该团队合成了纳米多孔硼氢化镁，这是一种具有部分带负电荷的氢原子形成纳米孔内表面的框架，能够吸收氢气和氮气。虽然氮气和氢气都可以进入孔隙，但研究人员发现，氢气的气体吸收量要大三倍，因为两者都在孔隙中占据不同的吸附位点。
研究人员观察到，小孔隙中的高氢密度是由于氢分子的各向异性形状，在接近环境压力下通常被视为紧密堆积的球体。该材料以 3D 排列方式存储了五个氢分子的簇，提高了体积容量。
他们发现，Mg2 每升孔隙体积可以储存前所未有的 144 克氢气，而低温液体 H2 可储存 70.8 克/升，甚至从固体氢气中获得的氢气为 86 克/升。
研究人员表示，他们的研究结果解决了大规模储氢的关键挑战，并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?可能不是。正如 ZeroAvia 的 Val Miftakhov 几年前向我们解释的那样，航空环境中的液态 H2 系统可以达到 30% 左右的氢质量分数，另外 70% 的重量由储罐和低温冷却装置增加。根据这项研究，这种纳米孔储存材料的质量分数为21.7%，因此它每重量携带的能量是储罐中气态H2的两倍，但低温液体系统会更轻。
另一方面，它肯定可以在长途运输或卡车运输中发挥作用，在这些运输中，重量不是问题，体积更重要。当然，这似乎是静态储能情况的最佳方法，在这种情况下，氢气可以或多或少地像电池一样使用。
我们想更多地了解它是如何释放的，它在什么样的温度和压力下工作，以及以这种方式储存氢气的往返能量损失可能是多少，但这显然是该领域的突破性发展。
该研究发布在《自然化学》杂志上。
