文章导读
氢气纯化成本高得离谱？杂质毒化让储氢材料瞬间失效？西安交大张锦英教授团队刚用纳米“筛子”破解了行业痛点！他们创新性地在镁基储氢颗粒外镀上原子层非晶Al₂O₃封装层，神奇实现“只吸氢、拒杂质”：在含10%甲烷、0.1%氧气等恶劣混合气中稳定工作，空气暴露2个月仍不水解氧化。这项突破不仅将氢气纯度要求从99.999%大幅降低，更让工业副产氢等“废氢”直接变降且经济价值巨大。成果已登顶刊《Nano-Micro Letters》（IF=36.3），氢能应用的春天要来了？
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氢气中的杂质（烷烃、水、氧以及碳的氧化物等）会迅速毒化高密度固态储氢材料，所以氢气在储存前需先纯化到99.999%，从而增加氢应用的成本，进而限制许多不同来源氢气的再利用。
针对以上问题, 西安交通大学电工材料电气绝缘全国重点实验室张锦英教授团队通过原子层沉积技术在高活性镁基固态储氢颗粒外成功构建了纳米级非晶Al2O3封装层，在保证储氢动力学和储氢密度的基础上实现了氢气的选择性吸附。研究发现该复合体系不仅在空气暴露2个月后未水解、氧化，同时在含10% CH4 (3 MPa，100℃) 、0.1%O2+0.4%N2 (1.6 MPa，100℃)以及0.1%CO2+0.4%N2 (1.6 MPa，100℃)的混合氢气中可实现稳定选择性吸氢。吸/放氢行为、物相转变、元素分析以及分子动力学仿真等证明复合体系水氧隔离性以及氢气选择吸附特性可归因于具有合适空隙的非晶Al2O3封装层对H2的选择渗透性以及对H2O、CH4、O2、N2以及CO2的选择阻隔性。
该研究成功构建了具有温和反应温度、快速动力学、稳定水氧隔离以及氢气选择性吸附的镁基固态储氢体系，可大大降低氢气存储成本，并实现不同来源氢气的再利用，具有广阔应用前景与巨大经济价值。
上述研究成果以《原子层非晶态Al2O3封装实现固态储氢材料在烷烃、氧气和二氧化碳条件下的氢气选择性吸附》(Solid-state hydrogen storage materials with excellent selective hydrogen adsorption in the presence of alkane, oxygen , and carbon dioxide by atomic layer amorphous Al2O3 encapsulation)为题发表在知名期刊Nano-Micro Letters（影响因子：36.3）上。论文第一作者为西安交通大学电气学院博士生卜繁琦，通讯作者为西安交通大学电气学院张锦英教授、王振宇博士。该工作由国家自然科学基金、电气绝缘与电力设备国家重点实验室基金、中央高校基础研究基金支持，也得到了西安交通大学分析测试共享中心的大力支持。
论文链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s40820-025-01934-7
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