“儲(chǔ)氨制氫”大突破！全新化合物可輕松來(lái)回轉(zhuǎn)換，過(guò)程更安全簡(jiǎn)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(chǔ)存和釋放氨。這一發(fā)現(xiàn)具有作為無(wú)碳?xì)漭d體的潛力，有助于向脫碳社會(huì)的過(guò)渡。

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

為了使社會(huì)從碳基能源轉(zhuǎn)變?yōu)闅浠茉?，我們需要一種安全的方式來(lái)儲(chǔ)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(chǔ)存起來(lái)，并在需要時(shí)提取出來(lái)。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(wèn)題在于氨是一種腐蝕性很強(qiáng)的氣體，很難儲(chǔ)存和使用。目前，氨通常通過(guò)在遠(yuǎn)低于冰點(diǎn)的溫度下液化來(lái)儲(chǔ)存在耐壓容器中。多孔化合物也可以在常溫常壓下儲(chǔ)存氨，但儲(chǔ)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(chǔ)存氨，也可以在相對(duì)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(huì)與氨發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并動(dòng)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(guò)程的結(jié)果是，氨通過(guò)化學(xué)轉(zhuǎn)化儲(chǔ)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(chǔ)存，其過(guò)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(chǔ)存氨的過(guò)程也同樣簡(jiǎn)單。

研究人員說(shuō)，“令我們驚訝的是，儲(chǔ)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(lái)。”

他們進(jìn)一步解釋稱，儲(chǔ)存的氮化合物在50°C的真空條件下就會(huì)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(lái)，EAPbI3是一種簡(jiǎn)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(chǔ)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(chǔ)存氨時(shí)能夠改變顏色，這意味著可以開(kāi)發(fā)基于顏色的氨傳感器來(lái)確定儲(chǔ)存的氨量?！?/p>

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

“從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，我們希望這種簡(jiǎn)單而有效的方法能夠成為通過(guò)使用氨作為無(wú)碳?xì)鋪?lái)實(shí)現(xiàn)脫碳的解決方案的一部分載體?！彼麄冄a(bǔ)充道。