氫能革命重大突破!60℃即可放氫的液態儲氫技術來了


綠色清潔的氫能被譽為“未來的終極能源”,但其大規模應用一直面臨巨大障礙:儲存運輸難。目前主流的兩種儲氫方式都存在明顯缺陷——高壓氣態儲氫需要笨重容器,且存在泄漏爆炸風險;液態儲氫則需將氫氣冷卻至零下253℃的極低溫,能耗驚人。
而固態儲氫材料雖能儲存大量氫氣,但這些氫化物通常需要在100℃以上高溫才能釋放氫氣,還伴有副產物問題,限制了實際應用。
顛覆性突破
最近,來自瑞士洛桑聯邦理工學院(EPFL)和日本京都大學的科學家們取得重大突破。他們通過將氨硼烷(AB)和四丁基硼氫化銨(TBABH)按特定比例混合,成功制備出全球首款基于氫化物的深共晶溶劑(DES)。
這種透明液體在室溫下穩定存在,氫含量高達6.9wt%(重量百分比),遠超美國能源部設定的2025年目標(5.5wt%)。更令人振奮的是,這種富氫液體僅需加熱至60℃即可釋放氫氣,遠低于現有固態儲氫材料的放氫溫度。
該研究成果已發表在頂級材料學期刊《先進材料》上,為氫能儲存、運輸開辟了全新方向。
神奇液體背后的科學奧秘
為什么兩種固態物質混合后能形成穩定的液態儲氫材料?關鍵在于強氫鍵的形成。
研究人員發現,當氨硼烷比例在50%到80%之間時,混合物就能在室溫下形成穩定的富氫液體。光譜分析顯示,四丁基硼氫化銨中的BH陰離子與氨硼烷的NH基團之間形成強氫鍵,打破了它們原有的固體晶格結構,從而顯著降低混合物的熔點。
這種深共晶溶劑的玻璃化轉變溫度(即液體變成玻璃狀的溫度)低至零下50℃,即使在寒冷環境下也不會結晶。在干燥儲存條件下,液體狀態可穩定維持數周,完全滿足實際應用需求。
該液態儲氫材料的另一優勢在于其溫和的放氫條件。實驗表明,加熱至60℃時即可釋放氫氣,且在此溫度下幾乎不產生雜質(雜質需要更高溫度才會釋放)。
分解過程分兩步進行:在150℃以下,氨硼烷首先分解并釋放氫氣;更高溫度下,四丁基硼氫化銨才分解釋放出氫氣、氨氣和二氧化碳。這意味著四丁基硼氫化銨組分可以分離回收并重復利用,大幅降低使用成本。
研究人員還意外發現,這種深共晶溶劑暴露在水分中也會析出氫氣,這為開發更靈活的氫氣釋放方法提供了可能。
中國力量
幾乎同時,我國在液態儲氫技術應用領域也迎來里程碑。7月17日,全國首臺安全氫基能源儲氫設備在北京揭幕,由中氫源安(北京)科技有限公司研發制造,即將交付天津渤海化學股份有限公司使用。
該設備采用安全有機液儲放氫技術,將氫氣轉化為常溫常壓下可穩定存儲的“非危化品”,顛覆了現有“制-儲-運-加-用”的傳統氫能產業鏈條,形成更安全、靈活、經濟的 “制-運-用” 安全氫基能源全新產業鏈體系。
渤海化學一期項目儲氫能力達20噸(折合22.4萬標方),已申報國家能源局氫能試點項目。這一突破將大幅降低氫能儲運成本,從根本上解決全鏈條安全問題,為氫能大規模商業化掃清障礙。
重塑能源未來
常溫常壓液態儲氫技術的突破正在重塑氫能產業格局。傳統依賴高壓儲罐或超冷液體的儲運方式將逐步被穩定、易處理的室溫液態儲氫替代。液態儲氫的優勢顯而易見:安全性高、能耗低、運輸方便,可直接利用現有石油基礎設施運輸,無需重建專門的儲運系統。這將極大推動氫能在交通、化工等領域的應用。
全球范圍內,氫能產業正迎來關鍵轉折點。隨著這項技術的不斷成熟和推廣應用,安全氫基能源有望成為我國能源體系的重要組成部分,為能源結構轉型注入強勁動力,為實現“碳中和”目標提供核心支撐。氫能時代的大門,正在徐徐開啟。
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