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氫燃料是美國(guó)減少對(duì)化石燃料依賴的潛在解決方案。據(jù)美國(guó)能源部稱，改善氫氣儲(chǔ)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(chǔ)存氫氣的方法之一是化學(xué)儲(chǔ)存?；瘜W(xué)儲(chǔ)存取決于與氫分子反應(yīng)并儲(chǔ)存成氫原子的材料，如LOHCs。這種儲(chǔ)存方法允許在環(huán)境溫度下儲(chǔ)存大量的氫氣。然而，為了使氫氣發(fā)揮作用，需要催化劑來(lái)激活LOHCs并釋放氫氣，這個(gè)過(guò)程被稱為脫氫。
齊龍解釋說(shuō)，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(lái)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(kāi)發(fā)的催化劑不需要金屬或添加劑。“這很簡(jiǎn)單，”齊龍說(shuō)?！盎旧希灰贚OHC中添加不含金屬的催化劑，即使在室溫下，氫氣也會(huì)冒出來(lái)。”
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(dòng)可以在室溫下進(jìn)行，因?yàn)樵谔蓟^(guò)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(guò)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(shuō)，根據(jù)美國(guó)能源部的車(chē)輛技術(shù)目標(biāo)，儲(chǔ)氫能力需要接近6.5%。他們對(duì)自己的研究前景持樂(lè)觀態(tài)度，希望用更大的分子來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)?！斑@項(xiàng)研究將對(duì)減少二氧化碳排放的目標(biāo)產(chǎn)生積極影響，”黃文宇說(shuō)，“我們需要開(kāi)發(fā)更有效的催化系統(tǒng)?！?/span>
2019年，運(yùn)輸業(yè)占美國(guó)整體二氧化碳排放量的29%。齊龍表示，這一過(guò)程的便利性和效率將有利于未來(lái)的運(yùn)輸業(yè)。這些好處來(lái)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(chǔ)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(chē)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(guó)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?jiǎn)單有效的方法。
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