儲氫神器已出現，氫能源應用還會遠嗎？

材料牛注：氫能源作為一種清潔能源，一直受到科學家的廣泛關注，但是由于氫氣存儲具有很高的難度，導致氫能源的應用一直受阻，佛羅里達州立大學的Jose Mendoza-Cortes通過計算模擬了270種可能的儲氫材料，拓展了未來儲氫技術。

佛羅里達州立大學的研究人員們設計了一種新材料可以高效地儲存氫氣，讓汽車以及其他設備使用上清潔能源。

佛羅里達州立大學FAMU-FSU工程學院（該學院為佛羅里達州立大學和佛羅里達農工學校共建）的助理教授Jose Mendoza-Cortes在期刊Journal of the American Chemical Society發表了其研究成果，講述了他對這些新材料的設計以及實施方案。

Mendoza-Cortes說：“有很多方案能夠解決能源危機問題，這只是其中一種，我們希望能夠找到最有效的方式來儲氫。這樣在未來社會，汽車可以跑得更遠，燃料利用率更高。”

科學家已經可以通過加壓來儲存氫氣，從而作為汽車的燃料。但是Mendoza-Cortes想要對該工藝進一步深掘，讓該工藝效率更高、成本更低。

他說：“我們還是想通過加壓來儲氫，但是，希望效率高一點。現在的加壓儲氫成本太高了。”

通過復雜的數學方程式和計算機模擬，Mendoza-Cortes設計了基于過渡金屬的多孔材料——一種鈷、鈦、鎳的化合物，可以用來儲存氫氣。這樣在下一代汽車設計中，使用氫氣為燃料的汽車油箱就會逐步替代現有設計。而且這種新型儲氫材料原料在地球上儲量豐富，容易獲得。

Mendoza-Cortes通過模擬設計出了270種化合物，然后測試了其儲氫性能。

設計想法來源于氫氣要應用于實際設備中，就需要大量的氫氣通過壓縮，然后進入到油箱當中。因為氫氣很容易逸出，所以油箱永遠不會出現“沒油”的現象，Mendoza-Cortes發現使用氫能源，只需很少的費用，就能給油箱中加滿“油”。

他說：“換句話說，如果一種材料能在低壓常溫下儲存氫氣，那么這種材料的儲氫性能越好，越利于實際應用。”

截至2016年，豐田、現代、本田三家公司已經開始生產氫能源汽車。現在，氫氣可以在20K，1bar的壓力下液化(bar是一種大氣壓的計量單位)。在該條件下，氫氣的存儲密度可達71g/L，然而在298K，700bar的條件下，存儲密度只有37 g/L。

而Mendoza-Cortes設計的新材料，在室溫和低于200bar的壓力條件下，就可以充滿氫氣，具有更高的效率。他說：“你不用耗費太多能量就能得到和之前一樣的氫氣存儲量。”

該項研究獲得了HPMI和佛羅里達州立大學的啟動資金的支持。他的博士后研究員Yohanes Pramudya是該篇文章的共同作者。

原文鏈接：A cleaner, more efficient car? New material to better store hydrogen fuel.

文獻鏈接：Design Principles for High H2 Storage Using Chelation of Abundant Transition Metals in Covalent Organic Frameworks for 0–700 bar at 298 K.

本文由材料人編輯部顧玥提供素材，陳露編譯，點我加入材料人編輯部。

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