位於瑞士洛桑的洛桑聯邦理工學院(EPFL)與日本京都大學的研究人員成功研製出一種氫含量豐富的液體,該液體在室溫下保持穩定,解決了氫作為廣泛清潔燃料來源的一個主要障礙。
研究人員在新聞稿中指出:“氫可以成為未來的清潔燃料,但將其從實驗室帶入日常生活並不簡單。”目前大多數氫含量材料在室溫下為固體,或僅在高壓或低溫等極端條件下變為液體。
目前的儲存方法通常需要將氫氣壓縮至高壓,使用笨重的油罐,或將其冷卻至−253°C的低溫液態,這是一個耗能的過程。儘管固體材料也可以儲存氫,但它們通常需要高溫才能釋放氫氣,並且可能產生不必要的化學副產品。這種新型液體為這些傳統方法提供了一個潛在的替代方案。
研究團隊通過物理結合兩種簡單的化學物質——氨硼烷和四丁基氨基硼氫化物,成功製造出該液體。經過不同比例的測試,他們確定含有50%至80%氨硼烷的混合物產生了一種透明、穩定的液體。這種配方的氫含量達到重量的6.9%,超過了美國能源部設定的2025年氫儲存材料目標。
這一新物質是基於氫化物的深共晶溶劑(DES)的首個例子。DES是一種組成物混合物,當結合時,其熔點顯著低於任何單一成分的熔點。光譜分析確認了兩種源化學物質之間形成的強氫鍵,這些鍵破壞了使組件在室溫下為固體的有序晶格,迫使混合物保持液體或非晶狀態。
該液體的穩定性顯著,即使在冷卻時也不會結晶,僅在低於−50°C的溫度下經歷玻璃轉變,變為玻璃狀非晶固體。研究人員補充道:“如果保持乾燥,該混合物可以穩定數周,其密度在類似液體中報告的最低。”
該液體的操作特性也相當引人注目。當加熱至60°C時,它能釋放純氫氣,這相比於許多固態氫儲存材料的能量需求要低得多。這意味著氫的存取變得更加容易和高效,使儲存和使用在實際應用中變得更加可行。
測試顯示,只有氨硼烷成分最初分解以釋放氫,這表明另一成分四丁基氨基硼氫化物有可能被回收再利用。研究人員表示:“除了氫儲存外,這些結果還可能導致新的定制液體用於其他用途,例如化學生產或綠色能源。”這一發現為氫研究和實用能源技術開辟了新的方向。
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