胺基碱金属化合物储氢材料研究

Hydrogen storage is the bottleneck in the implementation of hydrogen fuel cell technology. Previous efforts in materials research and development focused on metal alloys, Al-, B-, and N-based hydrides, which are inorganic. Limited activities were found on aromatic compounds but with an emphasis on catalysis. In the present application, a new type of organic hydrides will be explored for hydrogen storage purpose, i.e., metalated primary amines. A novel method will be employed in the preparation of those metalated amines and their structural information will be obtained. A few advanced techniques will be applied to understand the nature of thermal decomposition, metal mediated hydrogen transfer mechanism, and the correlation between composition and hydrogen storage properties. The target of the project is to develop at least 2 organic candidates for hydrogen storage.

储氢是氢能利用中的关键技术。前期储氢材料的研发主要集中于金属合金及铝、硼、氮-基无机氢化物。本项目拟通过新颖的制备方法，设计合成出一系列胺基碱金属化合物；通过结构表征、热力学与动力学性质分析，考察该类有机材料在热解脱氢上的性能；研究金属助氢转移机制在脱氢过程的作用，深入理解反应机理；通过组分调变和材料优化，力争研发出储氢密度较高、热力学与动力学性质较好的新型有机储氢介质。

储氢材料的开发是氢能利用中的关键。前期储氢材料的研发主要集中于金属合金及铝、硼、氮-基无机氢化物，或者有机液态储氢材料。它们或具有脱氢焓值高的缺点，或具有反应不可逆的缺点。本项目提出利用金属修饰有机氢化物，结合有机材料和无机材料两方面的优势，设计合成出一系列金属有机胺化合物、金属有机醇化合物。通过结构表征、热力学分析、理论计算、催化修饰、加脱氢性质优化等手段，实现了材料在100℃以下加氢脱氢循环。具体为两方面内容：. 第一、合成了二锂代乙二胺化合物，解析了其晶体机构，发现其脱氢焓变为12kJ/mol-H2，同时开发了Co基催化剂，实现了该材料在173℃脱附氢气，避免了氨气的生成。. 第二、合成了苯酚钠-环己醇钠储氢材料，调变了有机物加氢脱氢的热力学，实现了其在100℃下加氢脱氢循环，机理研究表明，金属的供电子性质改变了有机环中电子性质，从而改变了材料的脱氢热力学。. 本项目的实施为研发出储氢密度较高、热力学与动力学性质较好的新型储氢介质提供了新的思路。