研究人员探讨超高密度氢 几乎超过液氢密度的三倍

氢被视为理想的可再生能源载体。在所有化学燃料中，其重量能量密度是最高的（141MJ/kg），比汽油（46MJ/kg）高出三倍。然而，由于氢的体积密度较低，目前的存储方案需要大量空间，使其在交通运输领域的应用受限。

在环境温度下，氢是一种气体，1千克氢的体积为12000升（12立方米）。在燃料电池汽车中，氢的储存压力高达大气压力的700倍，这样每千克H2的体积就会减少到25升。液氢的密度更高，每公斤可以达到14升，但这需要极低的温度，因为氢的沸点是零下253摄氏度。

据外媒报道，最近，马克斯*普朗克智能系统研究所（Max Planck Institute for Intelligent Systems）、德累斯顿工业大学（Technische Universität Dresden）、埃尔朗根-纽伦堡大学（Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg）和橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory）的一组研究人员证明，在接近H2沸点的极低温度下，氢可在表面凝结，形成超高密度单层，其密度几乎超过液氢的三倍，从而使每公斤H2的体积减少到只有5升。

结果显示，覆盖在表面的H2分子是惰性气体氩原子的两倍，尽管二者的大小几乎相同。为了使每个区域的分子数量翻倍，H2分子会紧紧地挤在一起，形成超密集层。

研究人员对高度有序、显示出良好的孔隙和表面特征的介孔二氧化硅进行高分辨率低温吸附实验，以确定材料表面冷凝的分子数量。

非弹性中子散射是追踪这种二维氢层形成的理想工具。研究人员首次现场证实了这种超密度氢的存在。

理论研究确认，实验中观察到的吸附层具有极高的氢密度。表面的引力大于两个氢分子之间的排斥力，导致介孔二氧化硅表面堆积了超密的氢气。氢没有核心电子，具有高压缩性，因此可以实现超高密度。

在接近沸点的低温下形成超密度氢层，是最重要的问题。可以考虑在20K下对氢的吸附等温线进行定量分析。在未来的氢经济中，这可能为提高低温储氢系统的容量开辟新的可能性。