（文章來源：科技報告與資訊）
西北大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一個研究小組設(shè)計并合成了具有超高孔隙率和表面積的新材料，用于儲存燃料電池汽車的氫氣和甲烷。這些氣體都是清潔能源，可以替代產(chǎn)生二氧化碳的化石燃料。

新材料是一種金屬-有機框架（MOF），與傳統(tǒng)的吸附材料相比，可以在更安全的壓力和更低的成本下儲存更多的氫氣和甲烷。"我們?yōu)橄乱淮鍧嵞茉雌囬_發(fā)了一種更好的氫氣和甲烷氣體的車載存儲方法，"領(lǐng)導(dǎo)這項研究的西北大學(xué)國際納米技術(shù)研究所成員Omar K. Farha說。"為了做到這一點，我們利用化學(xué)原理設(shè)計了具有精確原子排列的多孔材料，從而實現(xiàn)了超高孔隙率。"

吸附劑是一種多孔固體，它可以將液體或氣體分子結(jié)合到其表面。由于具有納米級的孔隙，一克樣品的材料（體積為6個M&M）的表面積可覆蓋1.3個足球場。

Farha說，這種新材料也可能是整個氣體存儲行業(yè)的突破，因為許多行業(yè)和應(yīng)用都需要使用壓縮氣體，如氧氣、氫氣、甲烷等。這項結(jié)合實驗和分子模擬的研究于4月17日在《Science》雜志上發(fā)表。這種名為NU-1501的超多孔MOFs，是由有機分子和金屬離子或團塊自組裝形成多維、高結(jié)晶、多孔框架的有機分子和金屬離子或團塊構(gòu)建而成。Farha說，要想描繪出MOF的結(jié)構(gòu)，可以設(shè)想一組 "叮當(dāng)玩具"，其中金屬離子或團簇是圓形或方形的節(jié)點，而有機分子是將這些節(jié)點固定在一起的棒狀物。

目前，以氫氣和甲烷為動力的汽車需要高壓壓縮才能運行。氫氣罐的壓力比汽車輪胎的壓力大300倍。由于氫氣的密度較低，要完成這個壓力，成本很高，而且由于氫氣具有很強的可燃性，因此也會造成不安全。

開發(fā)新的吸附材料，可以在更低的壓力下將氫氣和甲烷氣體儲存在汽車上，可以幫助科學(xué)家和工程師實現(xiàn)美國能源部開發(fā)下一代清潔能源汽車的目標(biāo)。為了實現(xiàn)這些目標(biāo)，需要優(yōu)化車載燃料箱的尺寸和重量。這項研究中的高孔材料平衡了氫氣和甲烷的體積（尺寸）和重量（質(zhì)量）輸送能力，使研究人員離實現(xiàn)這些目標(biāo)又近了一步。

"我們可以在MOFs的孔隙中儲存大量的氫氣和甲烷，并以比目前燃料電池汽車所需的更低的壓力將其輸送到汽車的發(fā)動機中。"Farha說。

西北大學(xué)的研究人員構(gòu)思了他們的MOFs的想法，并與科羅拉多礦業(yè)學(xué)院的計算建模人員合作，證實這類材料非常耐人尋味。Farha和他的團隊隨后設(shè)計、合成和表征了這些材料。他們還與美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所（NIST）的科學(xué)家合作，進行了高壓氣體吸附實驗。
（責(zé)任編輯：fqj）