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氫燃料是美國減少對化石燃料依賴的潛在解決方案。據(jù)美國能源部稱，改善氫氣儲存是促進(jìn)氫燃料電池技術(shù)的關(guān)鍵。在艾姆斯實(shí)驗(yàn)室，科學(xué)家齊龍和黃文宇研究了從一種被稱為液體有機(jī)氫載體或LOHCS的材料中提取氫氣。
儲存氫氣的方法之一是化學(xué)儲存。化學(xué)儲存取決于與氫分子反應(yīng)并儲存成氫原子的材料，如LOHCs。這種儲存方法允許在環(huán)境溫度下儲存大量的氫氣。然而，為了使氫氣發(fā)揮作用，需要催化劑來激活LOHCs并釋放氫氣，這個(gè)過程被稱為脫氫。
齊龍解釋說，目前還有其他脫氫方法，但它們提出了一些挑戰(zhàn)。有些方法依賴于金屬基催化劑，包括關(guān)鍵鉑族金屬。這些金屬的供應(yīng)是有限和昂貴的。其他方法需要添加劑來釋放氫氣。這些添加劑不能重復(fù)使用，導(dǎo)致更高的整體成本，因?yàn)樗鼈冃枰砑拥矫總€(gè)循環(huán)中。
研究人員開發(fā)的催化劑不需要金屬或添加劑?！斑@很簡單，”齊龍說?！盎旧?，只要在LOHC中添加不含金屬的催化劑，即使在室溫下，氫氣也會冒出來。”
該催化劑由氮和碳組成。其效率的關(guān)鍵在于氮的結(jié)構(gòu)。催化活動可以在室溫下進(jìn)行，因?yàn)樵谔蓟^程中形成了一個(gè)獨(dú)特的密切間隔的石墨狀氮原子作為氮?dú)饨M件。氮?dú)饨M件可以催化LOHCs中的碳?xì)滏I，并促進(jìn)氫分子的解吸。這個(gè)過程是使催化劑比其他催化劑更有效的原因。
研究人員解釋說，根據(jù)美國能源部的車輛技術(shù)目標(biāo)，儲氫能力需要接近6.5%。他們對自己的研究前景持樂觀態(tài)度，希望用更大的分子來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。“這項(xiàng)研究將對減少二氧化碳排放的目標(biāo)產(chǎn)生積極影響，”黃文宇說，“我們需要開發(fā)更有效的催化系統(tǒng)。”
2019年，運(yùn)輸業(yè)占美國整體二氧化碳排放量的29%。齊龍表示，這一過程的便利性和效率將有利于未來的運(yùn)輸業(yè)。這些好處來自于使用LOHCS和像這樣的催化劑的組合。與目前的技術(shù)相比，這種組合可以在更低的成本和更溫和的條件下從儲存中提取可用的氫氣。更大的氫密度可以為氫燃料電池提供更大的功率，從而為車輛提供更遠(yuǎn)的功率。
兩位研究人員都強(qiáng)調(diào)，這項(xiàng)研究是支持美國在2050年前實(shí)現(xiàn)碳中和的重要一步，因?yàn)樗鼮榈吞蓟衔锩摎涮峁┝撕唵斡行У姆椒ā?/span>
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