“儲氨制氫”大突破！全新化合物可輕松來回轉(zhuǎn)換，過程更安全簡單

據(jù)報(bào)道，日本理化學(xué)研究所（RIKEN）緊急物質(zhì)科學(xué)中心（CEMS）的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種化合物——乙銨碘化鉛，可以安全高效地儲存和釋放氨。這一發(fā)現(xiàn)具有作為無碳?xì)漭d體的潛力，有助于向脫碳社會的過渡。

這一發(fā)現(xiàn)已于近期發(fā)表在了《美國化學(xué)會雜志》上。據(jù)稱，它不僅可以安全方便地儲存氨，還可以儲存它所攜帶的重要?dú)?/strong>。

為了使社會從碳基能源轉(zhuǎn)變?yōu)闅浠茉?，我們需要一種安全的方式來儲存和運(yùn)輸氫，氫本身是高度可燃的。一種方法是將其作為另一種分子的一部分儲存起來，并在需要時(shí)提取出來。氨，化學(xué)式為NH3，是一個(gè)很好的氫載體，因?yàn)槊總€(gè)分子中都有三個(gè)氫原子，按重量計(jì)算，氨中幾乎有20%是氫。

然而，問題在于氨是一種腐蝕性很強(qiáng)的氣體，很難儲存和使用。目前，氨通常通過在遠(yuǎn)低于冰點(diǎn)的溫度下液化來儲存在耐壓容器中。多孔化合物也可以在常溫常壓下儲存氨，但儲存容量較低，且氨不易回收。

而最新研究報(bào)告了一種鈣鈦礦的發(fā)現(xiàn)，這是一種具有獨(dú)特重復(fù)晶體結(jié)構(gòu)的材料，可以很容易地儲存氨，也可以在相對較低的溫度下輕松完整地回收（恢復(fù)可用狀態(tài)）。

具體而言，該研究小組專注于鈣鈦礦乙基碘化鉛銨（EAPbI3），化學(xué)式為CH3CH2NH3PbI3。他們發(fā)現(xiàn)它的一維柱狀結(jié)構(gòu)在室溫和常壓下會與氨發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并動態(tài)轉(zhuǎn)化為二維層狀結(jié)構(gòu)，稱為氫氧化鉛或Pb(OH)I。

這一過程的結(jié)果是，氨通過化學(xué)轉(zhuǎn)化儲存在層狀結(jié)構(gòu)中。有鑒于此，EAPbI3可以安全地將腐蝕性氨氣作為氮化合物儲存，其過程比在壓力容器中、-33°C下液化要便宜得多。更重要的是，回收儲存氨的過程也同樣簡單。

研究人員說，“令我們驚訝的是，儲存在乙銨碘化鉛中的氨只需稍稍加熱就能很容易地提取出來?！?/p>

他們進(jìn)一步解釋稱，儲存的氮化合物在50°C的真空條件下就會發(fā)生逆反應(yīng)，并轉(zhuǎn)化回氨。這個(gè)溫度遠(yuǎn)低于從多孔化合物中提取氨所需的150°C或更高的溫度。如此看來，EAPbI3是一種簡單且經(jīng)濟(jì)高效的處理腐蝕性氣體的極好介質(zhì)。

此外，鈣鈦礦恢復(fù)一維柱狀結(jié)構(gòu)后還可以重復(fù)使用，從而可以重復(fù)儲存和提取氨。一個(gè)額外的好處是，通常為黃色的化合物在反應(yīng)后變成白色。Kawamoto 表示，“該化合物在儲存氨時(shí)能夠改變顏色，這意味著可以開發(fā)基于顏色的氨傳感器來確定儲存的氨量。”

據(jù)稱，這種新的存儲方法有多種用途。在短期內(nèi)，研究人員開發(fā)了一種安全的氨儲存方法，該方法已經(jīng)在社會上有多種用途，從肥料到藥品再到紡織品。

“從長遠(yuǎn)來看，我們希望這種簡單而有效的方法能夠成為通過使用氨作為無碳?xì)鋪韺?shí)現(xiàn)脫碳的解決方案的一部分載體。”他們補(bǔ)充道。