“储氨制氢”大突破！全新化合物可轻松来回转换 过程更安全简单

据报道，日本理化学研究所（RIKEN）紧急物质科学中心（CEMS）的研究人员发现了一种化合物——乙铵碘化铅，可以安全高效地储存和释放氨。 这一发现具有作为无碳氢载体的潜力，有助于向脱碳社会的过渡。

这一发现已于近期发表在了《美国化学会杂志》上。据称，它不仅可以安全方便地储存氨，还可以储存它所携带的重要氢。

为了使社会从碳基能源转变为氢基能源，我们需要一种安全的方式来储存和运输氢，氢本身是高度可燃的。一种方法是将其作为另一种分子的一部分储存起来，并在需要时提取出来。氨，化学式为NH3，是一个很好的氢载体，因为每个分子中都有三个氢原子，按重量计算，氨中几乎有20%是氢。

然而，问题在于氨是一种腐蚀性很强的气体，很难储存和使用。目前，氨通常通过在远低于冰点的温度下液化来储存在耐压容器中。多孔化合物也可以在常温常压下储存氨，但储存容量较低，且氨不易回收。

而最新研究报告了一种钙钛矿的发现，这是一种具有独特重复晶体结构的材料，可以很容易地储存氨，也可以在相对较低的温度下轻松完整地回收（恢复可用状态）。

具体而言，该研究小组专注于钙钛矿乙基碘化铅铵（EAPbI3），化学式为CH3CH2NH3PbI3。他们发现它的一维柱状结构在室温和常压下会与氨发生化学反应，并动态转化为二维层状结构，称为氢氧化铅或Pb(OH)I。

这一过程的结果是，氨通过化学转化储存在层状结构中。有鉴于此，EAPbI3可以安全地将腐蚀性氨气作为氮化合物储存，其过程比在压力容器中、-33°C下液化要便宜得多。更重要的是，回收储存氨的过程也同样简单。

研究人员说，“令我们惊讶的是，储存在乙铵碘化铅中的氨只需稍稍加热就能很容易地提取出来。”

他们进一步解释称，储存的氮化合物在50°C的真空条件下就会发生逆反应，并转化回氨。这个温度远低于从多孔化合物中提取氨所需的150°C或更高的温度。如此看来，EAPbI3是一种简单且经济高效的处理腐蚀性气体的极好介质。

此外，钙钛矿恢复一维柱状结构后还可以重复使用，从而可以重复储存和提取氨。一个额外的好处是，通常为黄色的化合物在反应后变成白色。 Kawamoto 表示，“该化合物在储存氨时能够改变颜色，这意味着可以开发基于颜色的氨传感器来确定储存的氨量。”

据称，这种新的存储方法有多种用途。 在短期内，研究人员开发了一种安全的氨储存方法，该方法已经在社会上有多种用途，从肥料到药品再到纺织品。

“从长远来看，我们希望这种简单而有效的方法能够成为通过使用氨作为无碳氢来实现脱碳的解决方案的一部分载体。”他们补充道。