我们最丰富的化学物质是燃料的未来

时间：2021-05-25 16:16:11 来源：

氢气是可再生燃料，它可以消除对化石燃料的最大需求来源-运输业。它是基于电解的氢经济脚本中的明星，该过程可产生无排放的氢燃料。现在，由于有了新材料，该脚本已接近现实。

来自西北大学的一组科学家本月表示，他们已经开发出一种可用于储存氢的超孔材料。储存是氢在成为主流燃料之前需要克服的挑战之一，而NU材料在解决这一问题上可能还有很长的路要走。

问题归结为储存氢的成本和安全性。

宇宙中最丰富的化学元素可以压缩气体或液体形式存储。两种方法都很昂贵，更重要的是，由于氢气罐的高易燃性，它们承受着巨大的压力，因此存在风险。

为了解决这个问题，西北大学团队着手开发一种新材料，称为金属有机骨架或MOF，该材料可以比其他吸附剂材料更便宜，更安全地存储更多的氢。在新闻稿中说。

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什么是MOF？在这种情况下，它是有机分子和金属离子的框架，它们自组装成多维的超孔结构。作为该项目的主要作者，副教授奥马尔·法哈（Omar K. Farha）说，“设想了一套Tinkertoy，其中的金属离子或簇是圆形或方形节点，而有机分子是将节点固定在一起的棒。”

为了说明这种材料的功能，作者报告说，一克样品的体积等于六个M＆M的体积，并且等待它的表面积等于1.3个足球场。多数民众赞成在一些表面积。

“我们可以在MOF的孔中存储大量的氢和甲烷，然后以比当前燃料电池汽车所需的压力更低的压力将其输送到汽车的发动机，” Farha说。

那可能是一个氢经济问题几乎解决了，这将是朝着正确方向迈出的重要一步。氢方面有很多希望：2017年初，氢理事会成立，该理事会的成员包括几家领先的汽车制造商以及壳牌和道达尔，寻求使氢更具商业可行性的方法。该理事会在2020年之前为储能和燃料电池项目的开发拨款14亿美元，并对未来寄予厚望。

与任何一年中任何大型石油公司的投资计划相比，这可能都是零用钱，但它发出了一个信息，即氢将在世界能源结构中发挥更大的作用。然而，即使由于新材料而解决了存储问题，它仍未接管汽油和柴油。首先，氢比汽油和柴油昂贵得多。与汽油车相比，氢能车也是如此。目前，通过大量补贴可以使他们更负担得起，但是中国最近向世界展示了如果您不打算长期取消太阳能电站补贴，因为它不再负担补贴，那么补贴法案将激增多少。

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然后是生产成本。并非所有氢都相等。实际上，根据使用哪种原料生产元素，可以分为三个品种。有由煤炭和天然气产生的灰色氢，有由天然气制成的蓝色氢，还有通过水电解产生的真正可再生的绿色氢。目前，蓝色版本是最便宜的版本，但是清洁能源纯粹主义者正在寻求更多绿色氢气。

根据氢气理事会的说法，到2030年，氢气的生产和分配规模不断扩大，可能导致许多氢气应用的成本下降50％，使绿色氢气与其他低碳替代品相比甚至在某些情况下甚至具有竞争力常规选项。另一方面，这将需要约700亿美元的投资。

还有加油站的问题。目前，这些数量很少，而且相差很远。然而，如果氢气要成为主流燃料，就需要花费数十亿美元用于足够密集的加油站网络。去年，氢燃料汽车的销售额仅为7,500辆，尽管有补贴，但这种投资仍被认为是高风险的。

因此，氢经济取代世界上旧的化石燃料订单似乎还需要一段时间。但是，西北研究人员开发的超多孔MOF不仅用于氢气。该材料还可以用于存储甲烷并将其用于驱动车辆。也许在某个时候，它可以用于为其他目的（例如供热和发电）输送甲烷。

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