2007年10月3日
加州大学洛杉矶分校亨利·塞缪尔利工程与应用科学学院的研究人员开发了一个模型，该模型可以帮助工程师和科学家们加快氢燃料汽车的发展，通过识别有前景的氢存储材料，并预测氢可以可逆地存储和提取的热力学化学反应。
这种新方法在线发表在同行评议期刊《先进材料》(Advanced Materials)上，由加州大学洛杉矶分校材料科学与工程系博士后研究员Alireza Akbarzadeh开发;加州大学洛杉矶分校材料科学与工程副教授Vidvuds Ozolins;以及伊利诺斯州西北大学材料科学与工程教授克里斯托弗·沃尔弗顿。
由于全球环境变化与人为排放的二氧化碳和有限的化石燃料资源有关，开发替代和可再生能源对可持续的未来至关重要。氢是一种潜在的清洁能源，未来可用于廉价、节能的燃料电池驱动的乘用车，但它的广泛应用受到了车载存储密度非常高的阻碍。
解决这一问题的一个有希望的方法是将氢以化学键氢化物的形式储存在材料中，例如锂氢化物(LiH)。不幸的是，氢与锂、钠、镁等轻元素结合的简单二元氢化物不能充分满足机载存储的要求，因为产氢反应需要将材料加热到不切实际的高温。
正因为如此，研究人员转向了具有更高体积和重量密度、更好的操作温度和提高反应速率的多组分氢化物混合物，用于实际的氢存储。然而，这种灵活性的代价是复杂性的急剧增加，这与大量竞争反应和除氢以外的可能终端产品有关。因此，用多组分混合物预测理想的储氢量已被证明是困难的。例如，最近研究的氢化锂化合物Li4BN3H10被发现有多达17个氢释放反应，其中只有3个被发现是可行的——而且没有一个在理想的温度和氢压力范围内，用于实际的氢动力汽车上的车载存储。
研究团队使用现代量子力学理论和高性能计算机开发了一种算法，可以自动和系统地精确定位具有最有利热力学性质的相和反应——也就是说，那些可以在环境温度下利用质子交换膜(PEM)燃料电池的废热释放氢的相和反应。该团队在经过充分研究的锂镁-氮-氢系统上测试了该方法，预测了系统中所有实验观察到的路径。研究人员表示，这种方法也可以应用于其他多组分氢气系统。
Akbarzadeh说:“开发一种超越化学直觉的算法，发现‘硅’中所有的储氢反应是至关重要的，这将帮助科学和工程社区开发革命性的新型储氢材料。”“这是该领域的一项重大成就，可以促进寻找最佳可逆固态氢存储。”
Ozolins说:“我们正在稳步接近这样一个时刻:我们将能够从理论上设计出具有理想性能的材料，就像裁缝根据客户的需求制作西服一样。”“这将带来一个理论与计算、实验与技术发展之间合作的质量新时代。”
期刊文章摘要可以在www3.interscience.wiley.com/cgi-bin/abstract/116322248/ABSTRACT，并附有全文版本的链接。
这项研究得到了美国能源部的资助。
加州大学洛杉矶分校亨利·塞缪尔利工程与应用科学学院成立于1945年，提供28个学术和专业学位项目，包括生物医学工程的跨部门研究生学位项目。这所学校在全美公立大学中排名前十，拥有700多万美元的跨学科研究中心，涉及空间探索、无线传感器系统、纳米技术、纳米制造和纳米电子学，所有这些研究中心都是由联邦和私人机构资助的。
http://www.engineer.ucla.edu