東京工業大學、筑波大學、高知工業大學和東京大學的一個聯合研究小組發現,由硼和氫組成的硼氫化物片材在室溫和常壓下僅通過光照射才能釋放氫。與需要高溫和高壓的傳統方法相比,這將有可能更安全地實現爆炸性氫氣運輸。
2017年9月,我院科研人員首次成功合成硼氫化氫片,又稱硼烷。由於它是輕元素硼和氫以1:1的組成比結合的二維物質,質量氫密度極高,達到8.5%,可用作輕質安全的氫載體取代有爆炸危險的高壓氫氣彈,已經在意料之中。
在這項研究中,我們通過第一性原理計算預測了電子從硼的成鍵軌道到氫的反鍵軌道的躍遷將發生在對應於紫外線的能量處。換句話說,研究小組認為只有通過紫外線照射會削弱氫鍵並產生氫,並使用光源分析從硼氫化片釋放的氣體。
結果,正如第一性原理計算所預期的那樣,證實了通過紫外線照射產生了氫氣,此外,發現氫氣的產生量高達原子質量的 8%。硼氫化片。
即使是環甲基己烷等被認為是很有前途的氫載體的有機氫化物,其質量氫密度也只有6.2%,而氫的釋放需要在300℃或更高的溫度下加熱。另一方面,硼氫化物片材與現有的氫載體相比,在室溫和大氣壓的溫和條件下,通過紫外光照射的簡單操作即可提取出極大量的氫。
未來,作為一種安全、輕便、簡單的便攜式氫氣載體,有望應用於目前配備高壓氫氣罐的車載燃料電池。
論文信息:[自然通訊] 硼化氫片的光致氫釋放