美国能源部艾姆斯实验室和合作者的一种新催化剂可以轻松有效地从储氢材料中提取氢气。该过程发生在温和的温度和正常的大气条件下，不使用金属或添加剂。这一突破提供了一个有前途的新解决方案，解决了在运输和其他应用中采用氢燃料的长期挑战。
在全国范围内减少对化石燃料依赖的努力中，氢燃料是一种潜在的解决方案。根据美国能源部的说法，改善氢储存是推进氢燃料电池技术的关键。在 Ames 实验室，科学家 Long Qi 和 Wenyu Huang 研究从一类称为液态有机氢载体或 LOHC 的材料中提取氢。
储存氢气的方法之一是化学方法。化学储存依赖于与氢分子反应并将其储存为氢原子的材料，例如在 LOHC 中。这种类型的储存允许在环境温度下以小体积储存大量氢气。然而，为了使氢气发挥作用，需要催化剂来激活 LOHC 并释放氢气。这个过程称为脱氢。
齐解释说，目前还有其他脱氢方法，但它们提出了一些挑战。一些方法依赖于金属催化剂，其中涉及关键的铂族金属。这些金属的供应有限且昂贵。其他方法需要添加剂来释放氢气。添加剂不可重复使用并导致更高的总体成本，因为它们需要在每个循环中添加。
Qi 和 Huang 开发的催化剂不需要金属或添加剂。“这很简单，”齐说。“基本上，只需将无金属催化剂添加到 LOHC 中，然后氢气就会突然冒出来，即使在室温下也是如此。”
催化剂由氮和碳组成。其效率的关键是氮的结构。催化活性可以在室温下发生，因为在碳化过程中形成了独特的紧密间隔的石墨氮作为氮集合体。氮组装催化 LOHC 中碳氢 (C-H) 键的断裂，并促进氢分子的解吸。这个过程使催化剂比使用的其他催化剂更有效。
Qi 和 Huang 解释说，根据 DOE 对车辆技术的目标，氢存储容量需要接近 6.5%（按重量计）。他们对研究的未来持乐观态度，以实现具有更大容量的分子的目标。
“这项研究将对减少二氧化碳排放的目标产生积极影响，”黄说，“我们将需要开发更高效的催化系统。”
2019 年，交通运输业占美国二氧化碳排放总量的 29% 好处来自使用 LOHC 和像这样的催化剂的组合。与现有技术相比，这种组合可以以更低的成本和更温和的条件从储存中提取可用的氢气。更高的氢密度可以为氢燃料电池提供更多的电量，从而为更远距离的车辆提供动力。
齐和黄都强调，这项研究是支持国家到 2050 年实现碳中和使命的重要一步，它提供了一种简单有效的 LOHC 脱氢方法。