청정 에너지를 위한 고다공성 재료에서 부피 및 중량 효율의 균형

과학자들이 직면한 큰 도전 과제는 초고다공성을 나타내지만 수소 및 메탄 가스의 탑재 저장을 위한 중량 면적과 부피 면적 사이의 균형을 유지하는 흡착 재료의 개발입니다. 여기에서는 금속 삼핵 클러스터를 기반으로 한 초다공성 금속 유기 구조체(MOFs) NU-1501-M (M = Al 또는 Fe)의 시뮬레이션 기반 합성을 보고합니다. 다른 초다공성 MOF와 비교했을 때, NU-1501-Al은 7310 m² g⁻¹의 높은 중량 Brunauer-Emmett-Teller (BET) 면적과 2060 m² cm⁻³의 부피 BET 면적을 동시에 나타내며 네 가지 BET 일관성 기준을 충족합니다. 이 MOF의 높은 다공성과 표면적은 수소 및 메탄의 인상적인 중량 및 부피 저장 성능을 제공합니다: NU-1501-Al은 100 bar/270 K에서 0.66 g g⁻¹ 262 cm³ (표준 온도 및 압력, STP) cm⁻³의 흡착량으로 미국 에너지부의 메탄 저장 목표(0.5 g g⁻¹)를 초과하며, 270 K에서 5-100 bar 작동 용량으로 0.60 g g⁻¹ 238 cm³ (STP) cm⁻³을 보여줍니다; 또한 결합 온도 및 압력 변화(77 K/100 bar → 160 K/5 bar) 하에서 가장 우수한 수소 전달 용량 중 하나(14.0 중량 %, 46.2 g 리터⁻¹)를 나타냅니다.