作者安妮·M·斯塔克，劳伦斯·利弗莫尔国家实验室
可用于储氢系统的共价三嗪基框架上与联吡啶位置配位的亚纳米尺度可逆丙氨酸簇的视图
信用:劳伦斯·利弗莫尔国家实验室 氢越来越被视为可持续世界能源经济的关键，因为它可以储存过剩的可再生能源，使运输脱碳，并作为零排放的能源载体
然而，传统的高压或低温存储带来了重大的技术和工程挑战
为了克服这些挑战，劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)和桑迪亚国家实验室的研究人员转向金属氢化物，因为它们提供了非凡的能量密度，并且可以在相对温和的条件下可逆地释放和吸收氢
这项研究作为热门论文和封底出现在《天使化学》杂志上
具有高体积和重量氢密度的固态金属氢化物是气相储氢的有吸引力的替代物
然而，许多高容量金属氢化物在初始释放后氢吸收热力学较差，这就需要极高的氢压力来再生
这种限制通常与它们的亚稳态特性有关，并且阻碍了它们在现实世界中的应用
在最近的研究中，科学家们发现了一种缓解热力学限制的新方法
该团队专注于一种典型的亚稳态金属氢化物，叫做丙氨酸
铝烷或氢化铝的体积氢密度是液态氢的两倍
然而，长期以来，除非在超过6900个大气压的二氢(H2)压力的极端条件下，将大块金属铝转化为铝烷被认为是不可能的
该团队开发了一种纳米复合材料，改善了丙氨酸再生的热力学
他们发现，位于高度多孔的联吡啶官能化共价三嗪框架的纳米孔内的丙氨酸可以在仅700巴(690个大气压)的H2压力下再生，这比其本体对应物所需的压力低十倍
这一压力在商用氢燃料站中很容易实现，尽管需要进一步改进以实现快速加燃料
该论文的共同第一作者、LLNL材料科学家李思驰说:“这项工作为开发适用于现实世界储氢应用的复合材料铺平了道路，包括车载储氢。”
通过复杂的光谱和微观实验的结合，以及李的第一性原理模型，他们发现了一个惊人的、非直觉的稳定丙氨酸的机制
这种机制包括形成本质上稳定的自由基和微小的丙氨酸团簇，它们与限制框架的纳米孔发生化学相互作用，产生与主体材料完全不同的热力学
领导LLNL材料基储氢团队的LLNL材料科学家和合著者布兰登·伍德说:“纳米配置是稳定亚稳态储氢材料的一个非常有趣的方法，尤其是考虑到潜在的主体材料种类繁多。”
“除了储氢之外，这项工作还可能对调整包括电池和催化剂在内的其他能源生产和储存材料的性能产生影响
" 其他LLNL合著者包括麦克斯韦尔·马普尔和哈里斯·梅森
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