日本科学家破解氢气储存难题

  [中国石化报 2024-04-26]
  ●李峻
  据油价网报道，日本东京工业大学的学者在最新研究中取得了一项重要突破，他们发现储存在硼化氢薄片（一种含有氢原子的化合物）中的氢气可以通过电化学有效地释放出来。
  这一发现源于科学家们对于寻找更清洁的化石燃料替代品的探索。氢气作为一种环境友好的能源，在燃烧或为燃料电池充电时，不会产生有害排放物，因此被认为是未来能源的理想选择。然而，安全高效地储存和运输氢气一直是巨大的挑战。传统的压缩气态氢存在爆炸和泄漏风险，而液氢必须在极低的温度下保存，成本高昂。
  为了解决这一问题，科学家们开始尝试将氢气直接储存在其他液体或固体材料组成的分子中。硼化氢薄片作为一种潜在的氢载体，受到广泛关注。通过一系列实验，科学家们证明了将硼化氢薄片分散在有机溶剂中，并施加一个小电压，就可以有效地释放所有储存的氢气。实验结果表明，硼化氢薄片有望成为一种安全便捷的储存和运输氢气方式。
  但是，如何将氢气从硼化氢薄片中取出成为研究的难点。需要在高温或强紫外线照射下加热，才能从硼化氢薄片中释放出氢气。但这两种方法都有其固有的缺点，如高能量消耗或氢气释放不完全。因此，东京工业大学团队开始研究一种潜在的替代方法：电化学释放。
  考虑到从硼化氢薄片中通过紫外线诱导释放氢气的机制，研究小组推测，与紫外线照射或加热相比，通过电源从阴极电极向硼化氢纳米片注入电子可能是一种更好的释放氢气的方式。
  基于这一理论，研究人员将硼化氢薄片分散到乙腈（一种有机溶剂）中，并对分散体施加控制电压。实验结果表明，几乎所有注入电化学系统的电子都被用于将硼化氢薄片上的H+离子转化为氢分子。值得注意的是，这一过程的法拉第效率（衡量电能转化为化学能的程度）超过了90%。
  研究小组还进行了同位素追踪实验，以证实电化学释放的氢气来自硼化氢薄片，而不是通过其他化学反应。
  此外，研究小组还使用扫描电子显微镜和X-射线光电子能谱来描述氢气释放前后的薄片，从而进一步了解这个过程的潜在机制。这些发现有助于开发安全、轻量、低能耗的氢载体。
  虽然东京工业大学团队在发表的论文中研究了硼化氢薄片的分散形式，但目前的研究结果只适用于氢气释放的薄膜或基于块的硼化氢薄片系统。
  东京工业大学团队表示，未来将进一步研究硼化氢薄片脱氢后的可充电性，这一系列研究有助于为更清洁的能源和更可持续的发展提供理论支持。