利用硼氫化物片材之氫氣儲存、釋出技術,可常溫常壓生成氫氣

 

刊登日期:2024/3/8
  • 字級

東京工業大學與大阪大學、筑波大學等共同開發了一項在常溫、常壓下僅使用電能即可從硼氫化物片材(二維奈米材料)中釋出氫氣的方法。硼氫化物片材是一項近年由日本所發明,輕元素硼與氫之組成比為1:1的奈米片材。氫氣質量密度極高,達8.5 wt%,可望成為比氫氣瓶更輕量、更安全的氫氣載體而受矚目。目前已有研究透過加熱、強烈紫外線照射等方式做為從硼氫化物片材中釋出氫的方法,此次,研究團隊則證實只須施加電位即可釋出氫氣,且與從水或甲酸中提取氫氣相比,僅需要更少的電能。

硼氫化物片材由帶正電的氫與帶負電的硼組成,研究團隊透過第一原理計算,推測將電子從外部電極注入於硼氫化物片材中氫的反鍵結軌域(Antibonding Orbital),可以釋出氫氣,並展開了實證。結果顯示,雖在無施加電位的自然電位條件下未能發現從片材生成氫的狀況,但證實當施加負電位後可由片材產生氫。研究團隊也發現透過對工作電極施加-1.0V(相對於Ag/Ag+電極)的電位48小時,幾乎可以全部釋放出片材中所含的氫氣。另在所需的電能方面,與水或甲酸的電化學反應進行了比較。結果顯示在相同電位條件下,硼氫化物片材產生氫氣的速度比水分子或甲酸更快,且起始電位(Onset Potential)較低。

此外,進一步對釋出氫後的硼氫化物片材結構進行分析,確認仍維持了二維奈米片狀的形狀且帶負電的硼物種。由此可知,在釋出氫之後若將氫離子源添加至片材,則可望持續生成氫氣。透過此次的研究成果,確認輕量且安全的硼氫化物片材是一項即使在常溫/常壓條件下仍能以少量能源釋出氫氣的氫載體材料。今後研究團隊將擴大展開硼氫化物片材的大量合成、製程低成本化、膜結構體等開發,期建構出可重複使用的氫氣生成系統。


資料來源: https://www.titech.ac.jp/news/2024/068461
分享