據(jù)報道，美國能源部埃姆斯國家實驗室（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行，不使用金屬或添加劑。這一突破提供了一個有希望的新方案，解決了在交通運輸和其他應(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，改善氫儲存是推進氫燃料電池技術(shù)的關(guān)鍵。在埃姆斯國家實驗室，科學(xué)家Long Qi和Wenyu Huang研究了從一種被稱為液態(tài)有機載氫體（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，因為它們需要在每個循環(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行，是因為在碳化過程中形成了獨特的緊密間隔的石墨狀氮原子作為氮氣組件。氮氣組件可以催化裂解LOHCs中的碳?xì)滏I，并促進氫分子的解吸。這個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。
研究人員強調(diào)稱，這項研究是支持國家到2050年實現(xiàn)碳中和的重要一步，它提供了一種簡單而有效的方法。這項研究結(jié)果已于近期發(fā)表在了《科學(xué)進展》雜志上。
