突破！新型催化剂有望优化氢燃料电池，脱氢过程简单成本更低
据报道，美国能源部埃姆斯国家实验室（U.S. Department of Energy’s Ames Laboratory）的研发人员开发了一种新的催化剂，可以从储氢材料中轻松而有效地提取氢气。
据悉，该过程在室温和正常的大气条件下进行，不使用金属或添加剂。这一突破提供了一个有希望的新方案，解决了在交通运输和其他应用中采用氢燃料的长期挑战。
在全国范围内减少对化石燃料依赖的努力中，氢燃料是一个潜在的解决方案。根据美国能源部的说法，改善氢储存是推进氢燃料电池技术的关键。在埃姆斯国家实验室，科学家Long Qi和Wenyu Huang研究了从一种被称为液态有机载氢体（LOHCs）的材料中提取氢的方法。
储存氢的方法之一是化学方法。化学储存依赖于与氢分子反应并将其储存为氢原子的材料，如LOHCs。这种储存方式允许在环境温度下以小体积储存大量的氢。然而，为了使氢变得有用，需要催化剂来激活LOHCs并释放氢，这个过程叫做脱氢。
Qi解释说，目前有其他脱氢方法，但它们提出了一些挑战。一些方法依赖于金属基催化剂，其中涉及关键的铂族金属。这些金属的供应既有限又昂贵。其他方法需要添加添加剂来释放氢气。这些添加剂不能重复使用，总成本较高，因为它们需要在每个循环过程中添加。
在最新的研究中，Qi和Huang开发的催化剂不需要金属或添加剂。研究人员表示，“这很简单。基本上，只要把不含金属的催化剂添加到LOHC中，氢气就会跳出来，即使是在室温下。”具体而言，这种催化剂由氮和碳组成。其效率的关键是氮的结构。催化活动可以在室温下进行，是因为在碳化过程中形成了独特的紧密间隔的石墨状氮原子作为氮气组件。氮气组件可以催化裂解LOHCs中的碳氢键，并促进氢分子的解吸。这个过程是使该催化剂比市面上其他催化剂更有效的原因。
2019年，交通运输业占美国二氧化碳总排放量的29%。Qi教授表示，这一过程的便利和高效，可能会在未来造福交通运输业。与目前的技术相比，这种新技术可以以更低的成本和更温和的条件从存储中提取可用的氢。更大的氢密度可以为氢燃料电池提供更大的电荷，从而为汽车提供更长距离的动力。研究人员强调称，这项研究是支持国家到2050年实现碳中和的重要一步，它提供了一种简单而有效的方法。这项研究结果已于近期发表在了《科学进展》杂志上。
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本期责任编辑：戴欣馨
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