日本理化学研究所紧急物质科学中心的科学家们发现了一种利用化学反应安全有效地储存氨的方法。他们利用了一种叫做乙基铵碘化铅(EAPbI3)的钙钛矿，这种钙钛矿在室温下与氨相互作用，改变氨的结构并将氨储存在其中。值得注意的是，储存的氨可以通过轻轻地加热化合物来简单地回收，并且钙钛矿可以在连续的储存和提取循环中重复使用。

日本科学家发现了一种化合物乙基胺碘化铅，可以储存和释放弹药安全，高效。这一发现为氨作为无碳氢载体的作用提供了潜力有助于向低碳过渡免疫的社会。

日本理化学研究所(RIKEN)紧急物质科学中心(CEMS)的研究人员发现了一种利用化学反应储存氨的化合物，这可能为储存这种重要化学物质提供一种更安全、更简单的方法。这一发现发表在7月10日的《美国化学学会杂志》上，它不仅可以安全方便地储存氨，还可以储存它所携带的重要氢。这一发现将有助于引领一个具有实用氢经济的脱碳社会。

为了使社会从碳基能源转变为氢基能源，我们需要一种安全的方式来储存和运输氢，氢本身是高度可燃的。一种方法是将其作为另一种分子的一部分储存起来，并在需要时提取出来。氨，化学上写为NH3，是一个很好的氢载体，因为每个分子中都有三个氢原子，按重量计算，氨中几乎有20%是氢。

通过化学转化在氨的储存和提取过程中发生的颜色和晶体结构的可逆变化。来源:日本

然而，问题是氨是一种腐蚀性很强的气体，很难储存和使用。目前，氨通常是通过在远低于冰点的温度下在耐压容器中液化来储存的。多孔化合物也可以在室温和常压下储存氨，但储存容量低，而且氨并不总是容易回收。这项新研究报告了一种钙钛矿的发现，这是一种具有独特重复晶体结构的材料，可以很容易地储存氨，也可以在相对较低的温度下轻松完整地回收。

由理研CEMS的Masuki Kawamoto领导的研究小组专注于钙钛矿乙基铵碘化铅(EAPbI3)，化学上写为CH3CH2NH3PbI3。他们发现它的一维柱状结构在室温和常压下与氨发生化学反应，并动态转化为二维层状结构，称为氢氧化铅或Pb(OH)I。由于这一过程，氨通过化学转化储存在层状结构中。因此，EAPbI3可以安全地将腐蚀性氨气作为氮化合物储存在加压容器中，比在-33°C(-27.4°F)下液化便宜得多。更重要的是，回收储存氨的过程也同样简单。

“令我们惊讶的是，储存在碘化铅乙胺中的氨可以通过轻轻地加热很容易地提取出来，”Kawamoto说。储存的氮化合物在50°C(122°F)的真空条件下发生逆反应，并返回氨。这个温度远低于从多孔化合物中提取氨所需的150°C(302°F)或更高的温度，使EAPbI3成为一种简单且经济高效的处理腐蚀性气体的极好介质。此外，钙钛矿恢复到一维柱状结构后，可以重复使用，使氨可以反复储存和提取。一个额外的好处是，通常是黄色的化合物在反应后变成了白色。根据Kawamoto的说法，“这种化合物在储存氨时能够改变颜色，这意味着可以开发出基于颜色的氨传感器来确定储存氨的量。”

这种新的储存方法有几种用途。在短期内，研究人员已经开发出一种安全的储存氨的方法，这种方法已经在社会上有多种用途，从肥料到制药到纺织品。“从长远来看，”RIKEN CEMS的合著者Yoshihiro Ito说，“我们希望这种简单而有效的方法可以成为解决方案的一部分，通过使用氨作为无碳氢载体来实现脱碳社会。”

这项研究将有助于实现联合国提出的2016年可持续发展目标(sdg)，特别是目标7:负担得起的清洁能源和目标13:气候行动。

参考文献:“通过混合钙钛矿化合物的动态结构转变的氨的化学储存”，2023年7月10日，美国化学会杂志。DOI: 10.1021 / jacs.3c04181