新型储气方式将有助于下一代清洁能源汽车的发展

（文章来源：科技报告与资讯）
西北大学领导的一个研究小组设计并合成了具有超高孔隙率和表面积的新材料，用于储存燃料电池汽车的氢气和甲烷。这些气体都是清洁能源，可以替代产生二氧化碳的化石燃料。

新材料是一种金属-有机框架（MOF），与传统的吸附材料相比，可以在更安全的压力和更低的成本下储存更多的氢气和甲烷。"我们为下一代清洁能源汽车开发了一种更好的氢气和甲烷气体的车载存储方法，"领导这项研究的西北大学国际纳米技术研究所成员Omar K. Farha说。"为了做到这一点，我们利用化学原理设计了具有精确原子排列的多孔材料，从而实现了超高孔隙率。"

吸附剂是一种多孔固体，它可以将液体或气体分子结合到其表面。由于具有纳米级的孔隙，一克样品的材料（体积为6个M&M）的表面积可覆盖1.3个足球场。

Farha说，这种新材料也可能是整个气体存储行业的突破，因为许多行业和应用都需要使用压缩气体，如氧气、氢气、甲烷等。这项结合实验和分子模拟的研究于4月17日在《Science》杂志上发表。这种名为NU-1501的超多孔MOFs，是由有机分子和金属离子或团块自组装形成多维、高结晶、多孔框架的有机分子和金属离子或团块构建而成。Farha说，要想描绘出MOF的结构，可以设想一组 "叮当玩具"，其中金属离子或团簇是圆形或方形的节点，而有机分子是将这些节点固定在一起的棒状物。

目前，以氢气和甲烷为动力的汽车需要高压压缩才能运行。氢气罐的压力比汽车轮胎的压力大300倍。由于氢气的密度较低，要完成这个压力，成本很高，而且由于氢气具有很强的可燃性，因此也会造成不安全。

开发新的吸附材料，可以在更低的压力下将氢气和甲烷气体储存在汽车上，可以帮助科学家和工程师实现美国能源部开发下一代清洁能源汽车的目标。为了实现这些目标，需要优化车载燃料箱的尺寸和重量。这项研究中的高孔材料平衡了氢气和甲烷的体积（尺寸）和重量（质量）输送能力，使研究人员离实现这些目标又近了一步。

"我们可以在MOFs的孔隙中储存大量的氢气和甲烷，并以比目前燃料电池汽车所需的更低的压力将其输送到汽车的发动机中。"Farha说。

西北大学的研究人员构思了他们的MOFs的想法，并与科罗拉多矿业学院的计算建模人员合作，证实这类材料非常耐人寻味。Farha和他的团队随后设计、合成和表征了这些材料。他们还与美国国家标准与技术研究所（NIST）的科学家合作，进行了高压气体吸附实验。
（责任编辑：fqj）