九州大學的研究人員開發了一種氫能源載體，以解決可持續氫經濟道路上的一些最大障礙。正如《JACS Au》上發表的一篇論文所解釋的那樣，這種新型化合物可以有效地從固態氫中“存儲電子”，以便在以后的化學反應中使用。

氫是一種很有前途的清潔能源，在工業和日常生活中具有許多尚未開發的潛在應用。與傳統燃料不同，氫氣可以用來發電而不產生溫室氣體。還可用于氫化等各種化學反應，即作為氫負離子或氫原子電子的來源。然而，以氣態或液態儲存和運輸氫氣極具挑戰性，需要昂貴的設備和冷卻系統。

九州大學WPI 國際碳中和能源研究所(WPI-I 2 CNER)的Seiji Ogo 教授一直在開發針對這些問題的創新解決方案。在最近的研究中，Ogo 和他來自近代大學的同事從大自然中汲取靈感，開發出一種具有獨特且非常有用的特性的銥基化合物。

“我們一直在積極探索可以輕松合成和按原樣使用的氫能源載體。這些化合物基于自然界中發現的氫化酶，它可以在室溫下將氫催化成質子和電子，”Ogo 解釋道。 “我們取得突破的方法的核心思想是將氫視為電子，而不是帶負電的氫負離子或氫原子的來源。”

在仔細檢查金屬離子和有機配體的多種組合后，研究小組制作了一種銥基化合物，當暴露于氫氣時，該化合物會在失去碘離子后將其結合到金屬中心。通過這種方式，所提出的化合物可以有效地從氫中提取和存儲電子。

這些變化在適當的條件下很容易逆轉，并且可以輕松提取存儲的電子并將其用于化學反應以合成有價值的分子。在這項研究中，研究人員專注于利用化合物中存儲的電子來催化環丙烷化反應。

環丙烷是具有三元碳環結構的分子，是各種藥物和有機化合物中的重要結構單元。然而，傳統的環丙烷化會產生大量的廢金屬作為副產品。擬議的氫能源載體完全規避了這個問題。

“我們研究中進行的環丙烷化反應使用氫氣而不是金屬作為還原劑，因此不會產生金屬廢物。這是所提出的化合物相對于現有技術的一個主要優勢，”Ogo 評論道。

值得注意的是，這項研究還標志著氫和烯烴(含有碳雙鍵的碳氫化合物)之間的反應首次產生環丙烷而不是更簡單的烷烴。

經過廣泛的測試，研究小組發現所提出的能量載體可以從氫中捕獲電子，并將其在室溫下以固態形式存儲三個多月。

在未來的工作中，奧戈和同事計劃重點開發一種使用鐵族元素的類似能源載體，這些元素比銥更便宜、更豐富。通過促進產學合作，他們下一步的目標是為即將到來的氫經濟的實際問題開發可擴展的解決方案。

“我們真誠地相信，目前的成就將有助于實現碳中和社會，”奧戈總結道。