雖然格局還不明朗，但氫能源汽車作為清潔環(huán)保的新能源汽車，全球已有多家公司投入開發(fā)，有可能成為未來的主流。然而氫能源汽車也有一個明顯的缺點，那就是儲氫裝置難以得到突破。

氫氣是最輕的氣體，如果在常溫常壓下，你要攜帶汽車能跑100公里的1公斤氫，你將不得不在汽車頂部背上一個11000升的巨大氣囊——如果你的汽車是兩米寬的話，這個氣囊將是5.5米長，1米高。這畫面太美，我確實不忍直視了。

目前的解決方案是氫能源電池，把氫以700巴（bar）的高壓，存儲在氫電池里，壓力水平大約是汽車輪胎的300倍。這種電池可以攜帶4到5公斤的氫，大約能夠跑四五百公里。由于壓力太大，要想安全存儲氫，需要特制的燃料罐，增加了汽車的制造成本。

而美國能源部最新的汽車安全車載存儲規(guī)范，對車輛中甲烷和氫氣的存儲壓力限制為100 bar，大大減少了可存儲的氣體量，這讓氫能源汽車的前景更加不明朗。不過昨天發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的一篇論文表明，科學(xué)家們已開發(fā)了一種新材料，就像海綿一樣，可以用較低的壓力和成本存儲和釋放大量氣體，可以讓氫能源汽車如虎添翼，極大地推動它的發(fā)展。

這種材料名叫鋁基超多孔金屬有機骨架NU-1501-Al，由美國西北大學(xué)奧馬爾·法哈（Omar Farha）教授及陳志杰等人開發(fā)。該材料基于BET 理論，氣體分子可以吸附在無數(shù)多層的骨架材料上，從而擴大了固體材料的“內(nèi)表面積”。根據(jù)該理論，1克水泥硬化后內(nèi)表面積可達(dá)到 156 平方米，1克活性炭的內(nèi)表面積則達(dá)到了3000平方米。

西北大學(xué)開發(fā)的鋁基超多孔金屬材料，由有機分子和金屬離子或簇構(gòu)建而成，這些簇會自組裝形成多維，高度結(jié)晶的多孔骨架。這種材料1克里面就有數(shù)十億個小孔，內(nèi)表面積達(dá)到了驚人的7310平方米，相當(dāng)于1.3個足球場的大??！

利用這種材料存儲甲烷，已經(jīng)超過了美國能源部0.5克/克的存儲目標(biāo)，在270K/100巴下1克材料可以吸收0.66克的甲烷。當(dāng)它從77k/100巴波動到160k/5巴的最佳溫度壓力組合時，1克該材料可以釋放出14重量百分比（wt%）的氫，高達(dá)46.2克/升。我理解1個100升的儲罐，即1米見方10厘米高的氫電池，就能達(dá)到目前氫能源汽車的要求了，但要安全得多。

研究人員認(rèn)為，這種材料就像海綿，可以存儲大量的氫氣和甲烷，并且能夠以比目前氫燃料電池汽車所需的壓力更低的壓力，將它們輸送到汽車的發(fā)動機，有望成為清潔能源的良好載體。

這項研究發(fā)表在4月17日《科學(xué)》雜志上。

參考：

Science：Balancing volumetric and gravimetric uptake in highly porous materials for clean energy

ScienceDaily：Gas storage method could help next-generation clean energy vehicles