Credit:pix abay/CC0 Public Domain美国能源部艾姆斯实验室及其合作者的一种新型催化剂可以轻松高效地从储氢材料中提取氢气。该过程在温和的温度和正常的大气条件下进行，不使用金属或添加剂。这项突破提供了一个有前途的新解决方案，解决了将氢燃料用于运输和其他应用的长期挑战。在全国范围内努力减少对化石燃料的依赖，氢燃料是一个潜在的解决方案。根据能源部的说法，改善氢储存是推进氢燃料电池技术的关键。在艾姆斯实验室，科学家祁龙和黄文宇正在研究从一种叫做液态有机氢载体的物质中提取氢。
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的材料，并以氢原子的形式储存它们，例如在氢原子储存系统中。这种类型的储存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，需要催化剂来激活氢氧化物并释放氢。这个过程叫做脱氢。
齐解释说，目前还有其他脱氢方法，但它们提出了一些挑战。一些方法依赖于金属基催化剂，这涉及到关键的铂族金属。这些金属的供应有限且昂贵。其他方法需要添加剂来释放氢。添加剂不可重复使用，并且由于它们需要在每个循环中添加而导致较高的总成本。
齐和黄开发的催化剂不需要金属或添加剂。“这很简单，”齐说。“基本上，只需将无金属催化剂加入到LOHC中，然后氢气就会冒出来，即使在室温下也是如此。”
催化剂由氮和碳组成。其效率的关键是氮的结构。催化活性可以在室温下发生，因为在碳化过程中形成了独特的紧密间隔的石墨氮作为氮组合。氮组件催化LOHCs中碳-氢(C/H)键的断裂，并促进氢分子的解吸。这一过程使得这种催化剂比使用中的其他催化剂更有效。
齐和黄解释说，基于DOE对汽车技术的目标，储氢容量需要接近6.5%重量。他们对未来的研究持乐观态度，希望用容量更大的分子来达到目标。
“这项研究将对减少二氧化碳排放的目标产生积极影响，”黄说，“我们将需要开发更有效的催化系统。”
2019年，交通运输行业占美国二氧化碳排放总量的29%。齐表示，这一过程的便捷性和效率可能有利于未来的交通运输行业。这些好处来自于使用低循环碳氢化合物和像这样的催化剂的结合。这种结合能以比现有技术更低的成本和更温和的条件从储存中提取可用的氢。更高的氢密度可以为氢燃料电池提供更大的电量，从而为行驶更长距离的车辆提供动力。
齐和黄都强调，这项研究是支持国家到2050年实现碳中和目标的重要一步，它提供了一种简单有效的低碳烯烃脱氢方法。
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