储氢神器已出现，氢能源应用还会远吗？

材料牛注：氢能源作为一种清洁能源，一直受到科学家的广泛关注，但是由于氢气存储具有很高的难度，导致氢能源的应用一直受阻，佛罗里达州立大学的Jose Mendoza-Cortes通过计算模拟了270种可能的储氢材料，拓展了未来储氢技术。

佛罗里达州立大学的研究人员们设计了一种新材料可以高效地储存氢气，让汽车以及其他设备使用上清洁能源。

佛罗里达州立大学FAMU-FSU工程学院（该学院为佛罗里达州立大学和佛罗里达农工学校共建）的助理教授Jose Mendoza-Cortes在期刊Journal of the American Chemical Society发表了其研究成果，讲述了他对这些新材料的设计以及实施方案。

Mendoza-Cortes说：“有很多方案能够解决能源危机问题，这只是其中一种，我们希望能够找到最有效的方式来储氢。这样在未来社会，汽车可以跑得更远，燃料利用率更高。”

科学家已经可以通过加压来储存氢气，从而作为汽车的燃料。但是Mendoza-Cortes想要对该工艺进一步深掘，让该工艺效率更高、成本更低。

他说：“我们还是想通过加压来储氢，但是，希望效率高一点。现在的加压储氢成本太高了。”

通过复杂的数学方程式和计算机模拟，Mendoza-Cortes设计了基于过渡金属的多孔材料——一种钴、钛、镍的化合物，可以用来储存氢气。这样在下一代汽车设计中，使用氢气为燃料的汽车油箱就会逐步替代现有设计。而且这种新型储氢材料原料在地球上储量丰富，容易获得。

Mendoza-Cortes通过模拟设计出了270种化合物，然后测试了其储氢性能。

设计想法来源于氢气要应用于实际设备中，就需要大量的氢气通过压缩，然后进入到油箱当中。因为氢气很容易逸出，所以油箱永远不会出现“没油”的现象，Mendoza-Cortes发现使用氢能源，只需很少的费用，就能给油箱中加满“油”。

他说：“换句话说，如果一种材料能在低压常温下储存氢气，那么这种材料的储氢性能越好，越利于实际应用。”

截至2016年，丰田、现代、本田三家公司已经开始生产氢能源汽车。现在，氢气可以在20K，1bar的压力下液化(bar是一种大气压的计量单位)。在该条件下，氢气的存储密度可达71g/L，然而在298K，700bar的条件下，存储密度只有37 g/L。

而Mendoza-Cortes设计的新材料，在室温和低于200bar的压力条件下，就可以充满氢气，具有更高的效率。他说：“你不用耗费太多能量就能得到和之前一样的氢气存储量。”

该项研究获得了HPMI和佛罗里达州立大学的启动资金的支持。他的博士后研究员Yohanes Pramudya是该篇文章的共同作者。

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

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

本文由材料人编辑部顾玥提供素材，陈露编译，点我加入材料人编辑部。

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