我国学者在硼氢化钠储/制氢研究领域取得新进展

　　在国家自然科学基金项目（批准号:51621001、51771075）等资助下，华南理工大学朱敏教授、欧阳柳章教授团队联合澳门大学邵怀宇教授、悉尼科技大学黄振国教授发展了一种硼氢化钠储/制氢一体化技术。研究成果以“储/制氢闭环一体化技术：硼氢化钠水解产物再生（Closing the loop for hydrogen storage: Facile regeneration of NaBH4 from its hydrolytic product）”为题，于2020年2月21日在《德国应化》（Angew. Chem. Int. Edition）上在线发表。论文链接：http://dx.doi.org/10.1002/anie.201915988。

　　硼氢化钠（NaBH₄）是研究最广泛的储/制氢材料之一。其水解制氢具有高理论储/制氢密度、低放氢温度、反应过程可控、氢气纯度高和环境友好等优点，被认为是最接近实用化的制氢方法。但是由于NaBH₄价格高昂，而且NaBH₄水解反应不可逆且再生困难，美国能源部给予“NaBH₄水解制氢在车载上不推荐应用”的建议。目前NaBH₄制备/再生通常采用无水偏硼酸钠（NaBO₂）或无水硼砂（Na₂B₄O₇）与MgH₂/Na/Mg等还原剂，通过高温高压（如550℃、7MPaH₂）实现NaBH₄再生与合成，或者利用高能球磨NaBO₂或Na₂B₄O₇与昂贵的MgH₂/CaH₂来实现再生过程。这些方法都无一例外的采用了NaBO₂和Na₂B₄O₇，而这些原材料的获得均需要对NaBO₂∙xH₂O和Na₂B₄O₇∙10H₂O分别在350℃和600℃进行高温脱水处理，且制备过程中均需要额外引入H₂(H⁰)或昂贵的金属氢化物(H^-)作为氢源。基于此，实现NaBH₄简易、高效及廉价的合成与再生具有重要的价值。

　　研究者利用Na₂B₄O₇∙10H₂O与Na₂CO₃与廉价Mg单质进行室温球磨再生NaBH₄，发展了一种简便的氢气制/储闭环一体化技术。研究表明，Na₂B₄O₇∙10H₂O与Na₂CO₃混合物中，Na:B的原子比恰为目标产物NaBH₄的原子比（1:1），H恰为生成NaBH₄和CH₄所需量，从而实现了Na₂B₄O₇∙10H₂O中H⁺存储在NaBH₄中的氢闭合循环。该方法拓展了天然硼砂矿与廉价的Na₂CO₃合成NaBH₄新技术。值得一提的是，NaBH₄再生过程同时实现了CO₂还原生成甲醇。该工艺与传统工艺相比，还去除了Na₂B₄O₇∙10H₂O在600℃下高温的脱水过程，且Na₂CO₃不仅无需分离还可充当补钠剂，提高Na₂B₄O₇∙10H₂O利用率。

　　该研究开发了NaBH₄再生/合成的制/储氢一体化新技术，再生时无需氢气和氢化物，从而避免了氢气的高压存储与运输。本研究为NaBH₄在氢能领域的应用开辟了新途径。