氢燃料无疑是解决人类面临的能源环境问题的一把金钥匙，不过，氢的存储问题可能是科学家需要攻克的最大难关。尽管目前市面上已经有以氢为燃料的交通工具，但它们储氢罐的体积、质量和储存能力都还有很大的可改进空间。

 

金属络合物作为一种典型的储氢材料，氢的存入和放出的速度较快。1997年，科学家发现如果在一种金属络合物——NaAlH4中加入少量钛，那么不仅氢从该材料中释放出的温度会大大降低，在一定压力和温度下，高密度氢的补给和存储也会变得更加容易。

 

不过，10年来，少量的钛究竟在其中起了什么作用，一直是个谜团。在最新的研究中，美国加州大学洛杉矶分校的科学家通过分子动力学模拟，为这一谜题找到了答案。这一成果有望为设计更好的商业储氢设备铺平道路。相关论文发表在2月27日的美国《国家科学院院刊》（PNAS）上。

 

在研究中，UCLA材料科学与工程系副教授Vidvuds Ozolins领导的小组利用计算机模拟分析了没有添加钛的纯NaAlH4的性质，重点关注了在可释放氢的温度下，材料中发生的原子过程以及氢和NaAlH4间化学键的变化。研究人员得到了实验很难获得的信息。

 

从NaAlH4材料中脱氢的一个必要的反应机理就是铝离子在该氢化物中的扩散。通过将模拟研究得出的铝运输激发能量与实验确定的值进行比较，研究人员发现，在有钛催化的NaAlH4材料中，铝扩散是关键的脱氢速度限制过程，而钛的催化作用能够促进这一过程，从而使络合材料能够在较低温度下开始释放出氢。

 

研究人员表示，新认识和研究方法可以用于分析其它储氢材料，从而开发出比NaAlH4更好的储氢系统。（科学网 任霄鹏/编译）

 

（《国家科学院院刊》（PNAS），10.1073/pnas.0709224105，Hakan Gunaydin, Vidvuds Ozolins）