韓稱儲氫技術突破 或解儲存運輸成本問題

早前說過，愈來愈多研究顯示，在地表之下就自然存在好些氫氣，稱為「地質氫」。而且，其濃度和蘊藏量看來並不太低，估計其開採成本相當有競爭力，預料「地質氫」將會掀起新一輪的「淘氫熱」。

但現時氫氣的儲存和運輸成本，往往比其生產成本更高。即使「地質氫」的開採成本真的比現時的「綠氫」生產成本低得多，還需要在儲存技術取得突破，氫能的使用才可以大幅普及。原來韓國科學家近月就真的公布，已在儲氫技術上取得重大突破。

其實，儲存氫有很多種方法，包括：高壓氣態儲氫、低溫液態儲氫、液態有機氫載體(LOHC)、液態氨儲氫、甲醇儲氫、金屬氫化物、物理吸附型儲氫材料等等。但似乎每個方法都有一些缺點。例如，高壓氣態儲氫技術最成熟，但儲氫密度卻極低，令運輸成本大幅拉高。低溫液態儲氫技術也算成熟，但液化過程非常耗電，且要令容器保持低溫，和外間絕緣，也很困難，不適合長時間儲存。

液態氨的體積儲氫密度也算高，但在常壓下要加熱至大約攝氏400度，才可以令它分解還原成為氫氣和氮氣。而且，液態氨具有較強的腐蝕性和毒性，在儲存和運輸期間對設備、人體、環境具有一些潛在風險。

甲醇儲氫是指將一氧化碳和氫氣在一定條件下催化反應成為液體甲醇。當需要氫氣時，則加水重組，在攝氏200至300度下，就可轉化為氫氣和二氧化碳。其優點是儲氫密度高，1公升甲醇可釋出143克的氫氣，成本低安全性高。但這方案需要分離二氧化碳，這樣重組產生氫氣純度也較低，需進行純化工序。

金屬氫化物和物理吸附型儲氫材料的儲氫密度較高，兩者的前景似乎最被看好，但技術卻相對不太成熟，尤其是後者。而這次韓國專家提出的方案，應該就是屬於物理吸附型儲氫材料。

納米多孔硼氫化鎂 1公升儲氫144克

韓國蔚山國家科學技術研究所(UNIST)的化學系副教授Hyunchul Oh月前發表文章，指他帶領的團隊合成出一種納米多孔硼氫化鎂材料(Mg(BH4)2)。

這種材料的特點是，其結構滿佈很多直徑介乎0.58納米至0.9納米的小孔，可以透過物理作用，來自然吸附多種氣體分子。若使用這種材料來儲氫，每個小孔就可以非常緊湊和穩定地吸附5個氫分子，等於將5個氫分子以極高壓力壓縮在小孔內。換算下來，體積1公升的納米多孔硼氫化鎂材料，就可以儲存到144克的氫分子(144g/L)(144kg/m3)。而那些氫分子乃自然吸附在小孔內，實際毋須在外部施加高壓或高溫。

密度比液態氫高約1倍

相比之下，氫氣在常溫常壓狀態下的密度只是大約0.083g/L(0.083kg/m3)。即使加壓至現時氫燃料電池車的高壓IV儲氫瓶和加氫站使用的最高壓力70MPa(相當於700公尺深海底的壓力)，氫氣的密度也只是40g/L(40kg/m3)。至於在常壓情形下以液態儲存氫，就要將溫度大幅下降至攝氏零下252.87度，耗電極高。而這時液氫的密度也只是每公升70.8克(70.8g/L)(70.8kg/m3)而已。

換句話說，納米多孔硼氫化鎂材料的儲氫密度，不但遠勝高壓儲氫罐，甚至比液態氫還要高出大約1倍，以及比很多金屬氫化物(Metal Hydride)的體積儲氫密度也要高一截。以氫化鎂(MgH2)為例，其體積儲氫密度也只是106g/L(106kg/m3)。

亦因此，Hyunchul Oh的研究於2月6日在《Nature》期刊的網上版發表之後，為業界帶來了不少震動和希望。Hyunchul Oh強調這項突破的重要性，他稱：「我們的創新材料代表了儲氫領域範式轉變，為傳統方法提供令人信服的替代方案。」這變革性的發展不但提高氫能利用的效率和經濟可行性，也解決了公共交通應用大規模儲氫的關鍵挑戰。

筆者對於這個方案的看法，就和「地質氫」一樣，覺得可以審慎樂觀。不過，這始終還像是實驗室內的研究項目，還未有提及何時能夠商業化。另外，該論文也似乎未有透露某些關鍵資料。第一，是合成製造納米多孔硼氫化鎂材料的成本。第二，就是需要什麼條件，才能令儲存了氫分子的納米多孔硼氫化鎂材料重新脫氫(釋放出氫分子)。若需要極高溫度才能令這種材料脫氫，就會拖低這個方案的成本效益和實用性。

最後，這個方案的重量儲氫密度為21.7%，算相當不錯，看來足以應用於氫燃料電池汽車和飛機。

但有說航天火箭的液態氫料罐的重量儲氫密度可以高達大約30%(應該是同時使用了低溫和高壓)。若以此看來，這個方案還未足以應用在航天火箭方面。