洛桑联邦理工学院与京都大学联合研发出稳定富氢液体 可简化氢气的运输和储存
2025-07-16 09:31
来源:洛桑联邦理工学院
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洛桑联邦理工学院(EPFL)和京都大学研究人员通过混合两种简单化学物质,合成出稳定富氢液体,有望让室温下储氢更易、更安全且高效。

A) TBABH、AB 及其不同摩尔比物理混合物的 FT-IR 光谱。B) 与 TBABH 混合后 AB 对称 N−H 和不对称 B−H 弯曲峰位置的变化。C) TBABH-AB 1–2.5 与其组分的 1H NMR 化学位移比较。D) 使用 B3LYP/6-311++G(d,p) 对 1–2 TBABH-AB DES 的气相优化分子结构进行分析。E) AB 与 TBABH 之间的分子间 H−H 键距。H,白色;C,灰色;N,蓝色;B,粉色。图片来源:Advanced Materials (2025)

氢气虽被视为未来清洁燃料,但从实验室应用到日常生活面临诸多难题。多数富氢物质室温下为固体,或需高压、冰点等极端条件才成液体。像氨硼烷这类能储存大量氢气的固体富氢化合物,加热释放氢气时还会产生不需要的副产品。

制造常温下稳定的富氢液体,可极大简化氢气储存和运输。此前,人们一直尝试改变现有储存材料化学成分或添加助氢释放物质来改善储氢状况。深共晶溶剂(DES)是熔点低于其成分的混合物,对储氢至关重要,因其能在更低温度下将富含氢的固体转化为易处理的液体,但此前DES中未使用氢化物成分,而氢化物富含氢,可为液态储氢开辟新途径。

洛桑联邦理工学院的Andreas Züttel教授和京都大学的Satoshi Horike教授团队,开发出首个基于氢化物的DES样品,这是一种透明、稳定的富氢液体,室温下保持液态。新型DES氢含量最高达6.9%(重量百分比),超过美国能源部设定的2025年储氢目标等多项储氢技术目标。该研究发表于《先进材料》杂志。

为制造新型DES,研究人员将不同量的氨硼烷和四丁基硼氢化铵物理混合,确定在室温下能保持液态的组合。合适的比例(氨硼烷在50%到80%之间)产生稳定液体,保持无定形状态,即使低温也不结晶。

研究人员利用光谱法证实,这些分子形成强氢键,打破通常固体结构,使混合物在零下50°C保持液态。测试显示,这种新型液体加热至60°C即可释放氢气,远低于多数富氢固体,让氢气获取更便捷高效,储存和使用更实用。

将氨硼烷与四丁基硼氢化铵混合生成的新富氢液体,正常条件下不结晶,玻璃化转变温度为 -50°C,远低于日常室温。这种混合物干燥状态下可稳定数周,密度在同类液体中最低。加热后在相对低温下释放纯氢气,杂质少,且氨硼烷部分先分解,部分成分可重复使用。

新型DES可使氢气储存和运输更简单安全,工业界无需依赖高压储罐或超冷液体,可使用稳定、易处理的室温氢气载体。此外,该成果还可能催生用于化学品生产或绿色能源等其他用途的新型定制液体,为氢能研究和实用能源技术开辟新方向。

更多信息:Loris Lombardo 等人,《由复合氢化物形成的深共晶溶剂:一类新型富氢液体》,《先进材料》 (2025)

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