车载储气方式有助于下一代清洁能源汽车的发展
西北大学领导的一个研究小组设计合成了具有超高孔隙率和比表面积的新型材料，用于燃料电池动力储存氢气和甲烷。这些气体是有吸引力的清洁能源，可以替代产生二氧化碳的化石燃料。
这种设计材料是一种金属-有机框架（MOF），与传统的吸附材料相比，可以在更安全的压力和更低的成本下储存更多的氢气和甲烷。
领导这项研究负责人说：“我们已经为下一代清洁能源汽车开发了更好的氢和甲烷气体车载存储方法。”为此，我们利用化学原理设计了具有精确原子排列的多孔材料，从而实现了超高孔隙率。”
吸附剂是一种多孔固体，能将液体或气体分子吸附在其表面。得益于其纳米级的孔隙，一克的西北材料样品（体积为6 M&Ms）的表面积可以覆盖1.3个足球场。
这种新材料也可能是整个气体存储行业的突破，因为许多行业和应用需要使用压缩气体，如氧气、氢气、甲烷等。
这种名为NU-1501的超多孔MOFs，是由有机分子和金属离子或簇自组装而成的多维、高结晶、多孔结构的有机分子和金属离子或团块构建而成。为了描绘MOF的结构，可以设想一组Tinkertoys，其中金属离子或团簇是圆形或方形节点，而有机分子是将这些节点固定在一起的棒状物。
目前，以氢气和甲烷为动力的汽车需要高压压缩才能运行。氢气罐的压力比汽车轮胎的压力大300倍。由于氢气的密度较低，要达到这个压力，成本很高，而且由于氢气高度易燃，因此也会有安全隐患。
开发新的吸附材料，可以在更低的压力下将氢气和甲烷气体储存在汽车上，可以帮助科学家和工程师实现美国能源部开发下一代清洁能源汽车的目标。
为了实现这些目标，需要优化车载燃料箱的尺寸和重量。这项研究中的高孔材料平衡了氢气和甲烷的体积（尺寸）和重量（质量）输送能力，使研究人员离实现这些目标又近了一步。
这项研究可以在MOFs的孔隙中储存大量的氢气和甲烷，并以低于当前燃料电池汽车所需的压力将它们输送到汽车的发动机中。
西北大学的研究人员构思了MOFs的想法，并与科罗拉多矿业学院的计算建模人员合作，证实这类材料非常有趣。研究团队随后设计、合成和表征了这些材料。他们还与美国国家标准与技术研究所（NIST）的科学家合作，进行了高压气体吸附实验。
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