东京工业大学、筑波大学、高知工业大学和东京大学的联合研究小组发现,由硼和氢制成的硼氢化物片在室温和常压下仅通过光照射就可以释放氢气。这似乎使得比需要高温和高压的传统方法更安全地运输爆炸性氢气成为可能。

 研究人员于 2017 年 9 月首次成功合成了硼氢化物片,俗称硼烷。由于它是轻元素硼和氢以1:1的组成比结合而成的二维材料,因此具有高达8.5%的极高质量氢密度,使其适合用作轻质且安全的氢载体替代有爆炸风险的高压氢气瓶,已被期待。

 在这项研究中,我们通过第一性原理计算预测,在相当于紫外光的能量下,电子将从硼的成键轨道跃迁到氢的反键轨道。换句话说,研究小组认为仅靠紫外线照射就可以削弱氢键并产生氢气,因此他们使用光源来分析硼氢化物片释放的气体。

 其结果,确认了与第一原理计算预测的一样,通过紫外线照射产生了氢,并且氢的产生量为硼氢化物片的质量的8%。

 即使是环甲基己烷等被认为有前途的氢载体的有机氢化物,氢的质量密度也仅为6.2%,需要加热到300℃以上才能释放氢。另一方面,对于硼氢化物片,即使与现有的氢载体相比,也可以在室温和大气压的温和条件下通过简单地用紫外线照射来提取极大量的氢。

 未来,预计它将作为安全、轻量、简单的便携式氢载体应用于目前配备高压氢罐的汽车燃料电池。

纸张信息:[Nature Communications] 硼化氢片光致氢释放

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