隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,人類正面臨著如何滿足能源快速需要的同時,而不進(jìn)一步耗竭、破環(huán)我們生存環(huán)境的重大問題。氫能源是一種來源豐富、清潔、高效、用途廣泛的“綠色能源”,將氫作為能量載體儲存起來,被認(rèn)為是解決能源問題的最佳方案。近年來,氫能的開辟和利用受到美、日、歐等發(fā)達(dá)國家的高度重視,大量資金已投入到氫能開辟和利用的探索中;日前,我國國務(wù)院常務(wù)會議討論通過了《“十二五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》,明確了七大新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向,其中,新能源汽車產(chǎn)業(yè)作為七大產(chǎn)業(yè)之一被單列出來,而氫能源動力汽車因其節(jié)能環(huán)保的明顯優(yōu)勢成為新亮點(diǎn)。
實(shí)用的儲氫材料要求能在常溫常壓下吸收和釋放氫氣,在盡可能小的空間內(nèi)容納盡可能多的氫氣,并能快速釋放出滿足人們用量的氫氣。金屬氫化物罐雖能存儲大量氫氣,但其昂貴又笨重,而且只能在高溫或極低溫度下操作。
在有機(jī)儲氫材料中,除了對甲烷和甲醇,科學(xué)家們還一直對甲酸和甲酸鹽制造氫氣的能力深感興趣。然而,使用這些儲氫材料面臨的一個基本問題是,當(dāng)氫氣釋放出來時,如何將產(chǎn)生的二氧化碳隔離開來。
現(xiàn)在,德國萊布尼茲研究所的研究員馬提亞·貝勒領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊(duì)成功地使用一種特殊的、能加速氫氣釋放和吸收的催化劑釕,建立了一個可逆的沒有二氧化碳的儲氫循環(huán)。在該系統(tǒng)內(nèi)部,無毒的甲酸鹽會釋放出氫氣,產(chǎn)生的二氧化碳則以碳酸氫鹽的形式被“捕捉”起來,形成一個密閉的碳循環(huán)。碳酸氫鹽是很多天然石頭的組成部分,也被廣泛地用做泡打粉或果子露。
金屬氫化物是氫和金屬的化合物。氫原子進(jìn)人金屬價鍵結(jié)構(gòu)形成氫化物。金屬氫化物在較低的壓力(1×106Pa)下具有較高的儲氫能力,可達(dá)到100 kg/m3以上,但由于金屬密度很大,導(dǎo)致氫的質(zhì)量百分含量很低,只有2﹪~7﹪。用作金屬氫化物的金屬或金屬化合物的熱性能都要比較穩(wěn)定,能夠進(jìn)行頻繁地充放循環(huán),并且不易被二氧化碳、二氧化硫和水蒸氣腐蝕。此外,對氫的充放過程還要盡可能地快。符合這些條件的金屬和金屬化合物主要有Mg、Ti、Ti2Ni、Mg2Ti 、MgN2、Na等。