研究人员发现极具前景的储氢材料

据http://www.physorg.com/网站报道，近日由中国和美国联合组成的材料研发团队研发出一种新型储氢材料，其储氢重量密度可以达到4.6 wt. %，完全可以达到美国能源部2010年制定的4.3 wt. %这一目标。目前他们的研究论文已经发表于应用物理学快报杂志之上。

据研究人员介绍，储氢最大的难题是找到足够的材料提供给车载能源储存系统，并且这种材料还要满足多种要求。例如，在以前的研究工作之中，研究人员发现轻金属氢化物的储氢重量密度可以达到20 wt. %，但是这种材料的储氢和放氢过程是不可逆的，这也意味着不可能重复利用这些材料，而且氢只能在高温条件下才能够被释放出来。与之相反，其他一些材料，例如碳纳米管、金属以及共价有机框架材料能够可逆的储氢，但是氢只能在很低的温度条件下才能被这些材料所吸附。这两类储氢材料的差别之处在于氢的结合方式不同，氢在轻金属氢化物中的吸附强度要高于第二种材料。研究人员称，从理论上讲，氢应该是被一种中间结合能所结合。

如果氢与储氢材料之间的结合过于紧密，那么只有在高温条件下才能实现放氢，然而如果这种结合并不牢固，那么在室温条件下氢的存储将会变得十分不稳定。现在研究人员要做的就是找到一种合适的中间结合能。

在现行研究当中，研究人员通常使用建模方法，模拟研究一种包含了多孔板片的金属材料的储氢性能。这种金属材料的合成可以使用以前其他两个研发团队的方法（M. Abel，等和A. Sperl，等）。这些技术使用苯二甲蓝染料（Pc）和均匀排列的铁原子或其它金属原子制造多孔板片。由于这些材料具有高弥撒性，多孔基片中的金属空隙可以为氢分子提供更多的吸附位点。

研究人员系统的研究了10种以Pc染料为基础的多孔板片，使用从钪（Sc）到锌（Zn）一系列的过渡金属原子。结果表明，包含钪原子的多孔Pc板材的储氢重量密度可以达到4.6 wt. %。除此之外，如果钪原子能够均匀的分布于Pc板材之中，那么钪原子还会拥有其它两种优越特性。首先，钪原子要轻于其它过渡元素，因此由其制成的储氢材料也会十分轻便；第二，钪原子的尺寸很大，从而可以捕获更多的氢分子。

理论上已经证明这种Sc-Pc多孔板材能够用于制造性能优越的储氢材料，研究人员希望这一结果能够激励后续的分析和实验测试，从而制造出这种极具前景的储氢材料。