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當(dāng)前，面對世界能源緊缺及日益嚴(yán)峻的環(huán)境問題，開發(fā)利用清潔、高效、可持續(xù)使用的能源，已成為人類面臨的首要問題。氫氣作為一種清潔、安全、高效、可再生的能源，是人類擺脫對“三大能源”依賴的替代能源之一。當(dāng)前，氫能源除了已廣泛應(yīng)用于新能源汽車、航空航天領(lǐng)域外，還能較大范圍應(yīng)用在無人機、直升機、高鐵、航運船舶等領(lǐng)域中。其中，氫能技術(shù)能否被廣泛利用的關(guān)鍵，在于如何實現(xiàn)更高效、安全的儲存，目前，沸石作為優(yōu)秀的儲氫介質(zhì)，引起了大量國內(nèi)外學(xué)者的高度關(guān)注。
有望突破新一代儲氫技術(shù)壁壘的材料——沸石
目前，作為最具有競爭力的儲氫方法，多孔吸附材料的儲氫原理是通過吸附增大氣體密度以降低儲氣壓力，其中，沸石被國內(nèi)外研究學(xué)者認(rèn)為是一種優(yōu)秀還有巨大潛力的多微孔儲氫材料，它可以選擇性地吸附大小、形狀不同的分子，并且具有較大的內(nèi)外比表面積，而這些特性是沸石在吸附、氣體存儲等領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵所在。
中國科學(xué)院的杜曉明等人研究了沸石對氫的超臨界吸附特性，發(fā)現(xiàn)沸石在低溫性能下儲氫性能良好，其在77 K、5MPa時，沸石的儲氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.97%，其認(rèn)為沸石具有的多孔結(jié)構(gòu)決定了其具有巨大的儲氫量，作為一種新型的吸附儲氫材料，低溫下儲氫性能優(yōu)異。
國外研究學(xué)者Nijikamp等人對沸石儲氫試驗研究中表明，在77 K 、1 ×105 Pa 條件下其儲量達(dá)可達(dá)0.7%；增加儲氫壓力至70-90 MPa，沸石的每個α籠可吸附2-2.5 個氫分子，氫吸附量至少達(dá)2%，與原有研究中的理論計算結(jié)果基本相符。
除此之外，當(dāng)前沸石儲氫技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，還將一部分研究重點放在沸石包覆儲氫方面。美國學(xué)者Sesny首次研究了沸石包覆氣體的特性，即在一定的高溫、高壓條件下，沸石的微孔可以存儲大于其孔徑的氣體分子，在25℃下能穩(wěn)定地存在于沸石中。所包覆氣體的平均飽和密度是沸點時液體密度的50%，大約相當(dāng)于其臨界密度。究其原因，是氣體的動力學(xué)直徑大于沸石的孔徑，因而在一般情況下氣體分子不能穿透沸石或在沸石孔道中穿行, 只有在較高壓力和較高溫度下才能進入沸石籠中。當(dāng)氣體分子被吸附后通過冷卻和減壓被被包覆在沸石孔中，如果要將其釋放，則需要通過再次加熱，而這一過程與當(dāng)前氫能源汽車的動力學(xué)性能不謀而合。
為了實現(xiàn)氫能的廣泛應(yīng)用，研發(fā)高效、低成本、低能耗的儲氫技術(shù)是革新的關(guān)鍵。目前，各種儲氫材料各有千秋，若兼顧安全、成本、容量考慮，沸石依托于自身優(yōu)勢與特性，為未來儲氫材料發(fā)展提供了廣闊前景，國內(nèi)外諸多研究學(xué)者、科研機構(gòu)紛紛通過不斷的試驗論證來證明其作為新一代主流儲氫材料的可靠性。并且，受沸石結(jié)構(gòu)具有儲氫特性的啟發(fā) , 一系列以沸石為原材料的微孔儲氫材料在不斷地被合成出來，目前也已廣泛應(yīng)用于多個領(lǐng)域中。由此可見，發(fā)掘儲氫性能優(yōu)異的沸石是儲氫技術(shù)領(lǐng)域的未來主要研究方向與發(fā)展趨勢，并且其在整個氫能的開發(fā)與利用領(lǐng)域的作用也是不可小覷的！
