盖世汽车讯 据外媒报道，由东京科学大学（Science Tokyo）的Hirona Ito先生和Masahiro Miyauchi教授、近畿大学（Kindai University）的Mio Nakai女士和Hideyuki Nakano教授以及日本筑波大学（University of Tsukuba）的Takahiro Kondo教授组成的研究团队发现了一种名为层状氢硅烷（L-HSi）的新型固态氢载体。在常温常压下，可见光照射可使L-HSi释放出氢气。

图片来源：东京科学大学

相关研究成果已在线发表于《Advanced Optical Materials》期刊。

氢是一种极具发展前景的燃料，可以替代传统的化石燃料，因为它在燃烧或氧化过程中不排放二氧化碳，并且可以从多种来源获取。然而，氢能经济不仅需要清洁的生产方式，还需要安全高效的氢气储存和运输技术。

当前的系统存在一些缺点：压缩氢气罐的氢气密度低，且存在爆炸风险，而液氢罐需要极低的温度且会消耗相当大的能量。

氨是一种众所周知的液态氢载体，具有很高的氢密度，但其脱氢过程需要大量的能量，并且存在腐蚀性和毒性等问题。

为了解决这些问题，研究人员开始关注固态氢载体材料。然而，大多数固态合金都含有重金属，且其质量储氢容量有限。

层状氢硅烷（L-HSi）是一种极具应用前景的固态氢载体，它安全、轻量化、节能，具有实际应用潜力。这种材料在低强度可见光源（如阳光或LED灯）照射下即可释放氢气。L-HSi代表了氢载体系统研究的新方向。

L-HSi由硅和氢以1:1的比例组成，具有高达3.44wt.%的质量储氢容量。与传统的储氢系统不同，它是一种稳定的固态氢载体，只需暴露于低强度光源（例如阳光或LED灯）即可释放氢气。

研究人员通过氯化氢（HCl）对二硅化钙（CaSi2）进行脱钙反应合成了L-HSi，并测试了其氢气释放性能。他们将L-HSi粉末置于充满氩气的气流式反应器中，并在常温常压下用氙灯照射。

L-HSi的光学带隙为2.13eV，对应波长为600nm，能够吸收可见光。实验开始10分钟后开启光源，60分钟后关闭光源。在照射过程中，研究人员清晰地观察到了气态氢的生成。

在黑暗环境下进行的进一步加热测试和详细的光谱分析证实，氢气的释放并非光热过程所致，而是由L-HSi的带隙激发驱动。具体而言，当用波长低于600nm的光照射时，氢气就会释放出来。该材料在550nm波长处表现出7.3%的最大量子效率。

研究人员还进行了长期辐照试验，将L-HSi分散在分散反应器内的有机介质中。在长时间可见光照射下，约46.7%的键合氢原子被释放出来。研究团队还证实，利用低强度、经济的光源，包括阳光和LED灯，可以有效地产生氢气。

L-HSi是一种极具潜力的固态氢载体，有望为安全、轻量化和节能的储氢方式开辟新的可能性。展望未来，该研究将着重于提高其可逆性和可扩展性，以期应用于实际场景。