美国新当选总统奥巴马宣布有关环保和能源的新措施,希望美国可以在能源方面自给自足,及减少温室气体排放。该政策将加速美国在太阳能、风能、地热能、生物燃料、氢能和生物质等领域的研究。其中阻碍氢能经济的障碍是氢在投入实际应用之前必须提纯，而现有的提纯方法要么效率不高，要么不环保。

 

美国西北大学的研究者开发了一系列新型的、结构类似蜂房的多孔材料，可以将氢气从混合气体中提纯出来，该材料在将氢分子从含有二氧化碳和甲烷混合气体中分离的过程中展示了极佳的选择性。更高的选择性意味着需要的循环次数更少，效率也更高。对该材料家族中的一种材料（由分子量较大的锗、石墨和碲等元素构成）的测试结果显示，该材料在将氢从二氧化碳中分离的选择性约是传统材料（由分子量较小的，如硅、氧和碳等元素构成）的四倍。

 

目前氢的提纯是利用氢分子和二氧化碳以及甲烷分子大小不同来分离的，而这实施起来难度很大。西北大学的研究者则采用了一种截然不同的思路，他们依靠的是极化作用：当分子通过隔膜的时候，气体分子与材料壁的一种相互作用。

 

隔膜壁软原子容易同穿过隔膜壁的软原子互相作用，减缓其穿越速度，分子量最小的氢分子作为一个“硬”分子，穿越隔膜强所需时间比二氧化碳和甲烷等软分子要少。研究者利用“软”原子构成的隔膜壁的上述特性，通过穿越时间的不同来实现氢的提纯。实验结果显示，混合气体中，穿越隔膜强所需时间最短的是氢，其后依次是一氧化碳、甲烷和二氧化碳。该技术的另一个优势是提纯温度适宜（0℃～室温），无需加热或制冷。相关研究成果发表在《自然—材料学》（Nature Materials）。（来源：中国科学院上海硅酸盐研究所）