一种可以吸附大量氢气的轻质材料可能代表着一种很有前途的新型储能系统。超分子网络超越了美国能源部(DoE)为氢燃料电池动力汽车的储氢系统设定的“终极”目标。

　　氢键导向连环化的相互作用细节

　　氢经常被吹捧为未来重要的清洁能源载体，但运输大量的氢构成了一个重大挑战。虽然每克氢的能量含量大约是汽油的三倍，但它占用的空间也大得多。即使它被压缩到大气压力的700倍，大约7升的氢仍然只相当于1升汽油中储存的能量。

　　正是由于这个原因，许多研究人员正在努力开发能够在更小的空间内吸附大量氢气的材料。美国能源部为这些系统设定了最终目标，称理想的候选系统应该具有大容量——每升材料能够存储超过50g的氢——并且存储材料本身不应该太重，这意味着存储的氢的重量应该至少占整个系统的6.5%。虽然许多系统达到了重量目标，但很少有系统能够平衡这两个需求。

　　现在，包括2016年诺贝尔化学奖得主Fraser Stoddart在内的一个国际研究团队开发了一种新型超分子材料，满足了美国能源部的两个目标。该材料的分子结构包括以蜂窝图案排列的相互连接的有机分子网络。通过相互连接或链式连接，这种材料比其他基于轻元素的多孔有机框架更稳定。

　　虽然这种材料需要低温冷却才能获得最佳性能，但研究小组表明，它每升可以储存53.7克氢，此时氢占系统重量的9.3%。

　　在研究结果的报告中，研究小组指出，这些结果“证明了超分子晶体作为机载储氢的有希望的候选者的潜力”。

　　Jamie Durrani是高级科学记者

　　《化学世界》杂志。他报道最新的化学研究和相关主题，包括环境、能源和科学政策。查看完整档案