可管理的氢气液体存储器

对更清洁能源的追求往往转向努力利用氢的潜力，氢是最丰富的元素之一。在所有可用的燃料来源中，氢具有最高的重量能量密度 (33.3 kWh/kg)。但这也是最难驯服的一种。

氢不是独立发生的。它是化合物的一部分，可以将其以气态形式化学提取出来。尽管从煤，石油，天然气或水等来源生产氢气非常昂贵，但气体的存储和处理也很危险。它很容易易燃，会爆炸。

解决这个问题的一种方法是液化。液态氢可以很容易地管理，并且已经用于许多目的，例如作为火箭燃料。问题是氢在约-250 °C下液化，并且保持这种低温通常是不可能的或不可行的。它还排除了氢在驾驶汽车等常见用途上的使用。

实现所需结果的另一种方法是通过液体化合物的 “氢化” 和 “脱氢” 过程。氢气可以通过氢化添加到液体中，并在需要时通过反向过程提取。

在许多用于此的液体化合物中，“亚胺” 是一种很有前途的类别，其中包含碳和氮之间的不饱和键。氢化后，亚胺转化为胺化合物。发生这种情况的原因是C = N双键转化为c-n单键，并且在此过程中消耗的氢分子形成了新的c-h和n-h键。在相反的过程中，碳和氮回到双键，氢被释放出来，然后可以燃烧以产生能量。然而，在此过程中，氢化步骤在高压下进行，并且循环需要两种不同的催化剂。

IISER Bhopal的我们现在已经设法通过在接近正常大气压的情况下改变介质的pH (酸度的指示剂)，以亚胺/胺化合物和单一钌催化剂完成了类似的加氢-脱氢过程。我们取得突破的关键是在此过程中使用了特殊的钌催化剂分子设计。我们的钌基催化剂 (一种配位化合物) 在碱性pH下暴露于氢时，会裂解h-h键，使其形成氢化物。即使在大气压和40 °C下，这种金属氢化物也以简便的方式与亚胺相互作用，从而转化为胺。通过相同的催化剂在100 °C的酸性pH中实现反向脱氢。

我们最近在Angewandte Chemie上发表了我们的发现，这是Wiley-VCH代表德国化学学会 (Angew) 出版的每周同行评审的科学杂志。化学。国际编辑。2017、56、5556-5560)，现在已经继续改进我们的结果。

使用我们新开发的催化剂，我们正在实现一种实用的 “化学氢储存和输送系统”，该系统基于加氢脱氢工艺，具有多个含C = N的有机液体化合物，具有高氢储存能力。而且，我们正在尝试将二氧化碳氢化并将其转化为另一种液体甲酸。二氧化碳的成功可以带来各种各样的好处。

甲酸是一种较小的化合物，与更复杂的化合物 (如有机亚胺) 相比，每分子的氢含量非常高。甲酸脱氢后形成的二氧化碳可以回收。因此，也可以防止有害排放。

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