30°C下低成本高效储氢！中国科学家研发新型纳米材料

浙江大学与复旦大学的科学家设计出一种纳米复合材料，可在接近室温的条件下实现氢气的可逆储存。

🔋 室温储氢

🌱 充料过程能耗更低

⚛️ 纳米颗粒与镍催化剂

🚛 氢气运输更便捷

🚌 适用于卡车、公共汽车和火车

🌍 迈向绿氢经济的重要一步

氢能长期以来被视为化石燃料最有前景的替代方案之一。在燃料电池中使用时，氢气不会直接排放二氧化碳，唯一的副产品是水。然而，氢能推广始终面临同一个难题：如何安全、高效、经济地储存氢气。

近日，中国多所高校的研究团队取得了新突破。他们利用纳米工程技术，开发出一种能在接近室温的条件下储放氢气的材料。而此前，类似功能往往需要苛刻得多、成本高得多的外部条件。

氢能的瓶颈不在生产，在储存

公众对"绿氢"的讨论，大多集中在如何用可再生能源来制氢。但储存问题同样关键，甚至同等重要。

氢是宇宙中最轻的元素，体积大，要储存足够多的量，要么需要极高的压力，要么需要极低的温度。这意味着特殊的储罐、高昂的能耗，以及复杂的安全系统。

正因如此，多年来许多研究团队一直在研究"储氢载体材料"——一类能吸收、暂存并按需释放氢气的化合物。

其中，硼氢化锂（LiBH₄）储氢容量很高，颇受关注。但问题在于，氢气释放后要再次充装，往往需要消耗大量能量。

纳米尺度上的解法

研究人员发现，突破口在于对物质进行超微尺度的精确操控。

通过先进的模拟计算，他们识别出硼颗粒表面一些特别活跃的硼原子，称为"Bspike原子"。这些位点就像天然的"氢气接入口"，是氢气重新结合到材料中的优选位置。

模拟结果还揭示了一个关键规律：硼颗粒越小，这类活性位点的比例就越高。

换句话说，把颗粒缩小到纳米尺度，氢气重新进入储存材料的机会就大大增加。

镍的关键作用

为了充分利用这一特性，研究团队制备了由两种主要成分构成的纳米复合材料：

• 超细硼氢化锂纳米颗粒
• 仅约3纳米的镍纳米簇

这一组合之所以高效，在于镍同时发挥了两重作用：一方面，它能将氢气分子（H₂）分解为单个氢原子，便于氢气进入材料；另一方面，它改变了硼的化学环境，使其在充装过程中更容易接纳氢原子。

最终结果是：该体系仅需在30°C下，就能完成储氢材料的再生——非常接近室温。

对氢能经济的重要意义

这项发现的意义，远不止于实验室层面。

过去，许多化学储氢系统需要在高温下才能正常运作。加热材料本身就要消耗额外能量，这拉低了整体效率，也推高了运营成本。

如果再生温度能大幅降低，储氢和运氢的成本也将随之下降。

这对那些难以依赖普通电池的领域尤其重要，包括：

• 重型货运
• 长途铁路
• 工业机械
• 海运应用
• 季节性能源储存

在这些场景中，氢能在重量和续航方面的优势，是目前电池技术难以企及的。

全球储氢技术竞赛

这项突破出现得恰逢其时。欧盟、日本、韩国、中国和澳大利亚都已推出数十亿级别的氢能计划，涵盖低排放氢气的生产与配送。与此同时，重型车辆制造商和能源企业也在持续建设配套基础设施。

随着可再生能源制氢规模不断扩大，高效储氢系统的需求也愈发迫切。大量生产出来的清洁氢气，如果储存和运输过程中耗掉太多能量，整体价值就会大打折扣。

正因如此，这类进展受到全球能源行业的广泛关注。

从实验室到现实应用

当然，和许多科学创新一样，距离商业化还有不少路要走。

研究人员还需证明这些材料能承受数千次充放循环，验证其大规模生产的可行性，并评估经济成本。此外，原材料的来源、工业制造成本，以及与现有氢能基础设施的整合，也都需要逐一考量。

尽管如此，这项研究表明，纳米工程技术仍在不断为能源转型中的复杂难题提供新思路。

展望

若能更高效地储氢，并在接近室温的条件下完成材料再生，氢能技术的推广速度有望明显加快。

在可再生能源占比日益提升的背景下，先进储能系统可以更好地消纳多余的太阳能和风能，减少弃电，提升电网灵活性。

从中期来看，这类材料有望推动重型运输走廊的氢能化，降低工业排放，并通过减少对进口化石燃料的依赖来提升能源安全。

它不会单独解决脱碳的所有挑战，但确实是这块拼图中不可或缺的一片。每一次效率、储存和运输上的改进，都让清洁、韧性、符合全球气候目标的能源体系离我们更近一步。

信息来源：

ecoinventos

《硼纳米簇的室温储氢》，《自然·纳米技术》（2026）。DOI: 10.1038/s41565-026-02150-z