도쿄공업대학, 쓰쿠바대학, 고치공과대학, 도쿄대학의 공동연구그룹은 붕소와 수소로 구성된 붕화수소 시트가 상온·상압 하에서 광조사만으로 수소를 방출하는 것을 발견했다.이것에 의해, 폭발성이 있는 수소의 운반을, 고온이나 고압을 필요로 하는 종래 수법보다 훨씬 안전하게 달성하는 것이 가능해질 것으로 보인다.
통칭 보로판이라고도 불리는 붕화수소 시트는 2017년 9월 본 연구자들이 처음으로 합성에 성공했다.경원소의 붕소와 수소가 1:1의 조성비로 결합한 8.5차원 물질이기 때문에 질량 수소 밀도가 XNUMX%로 매우 높고, 폭발 위험이 있는 고압 수소 가스 실린더를 대체하는 경량으로 안전한 수소 캐리어로서 응용이 기대되어 왔다.
본 연구에서는, 제XNUMX 원리 계산에 의해, 자외선에 상당하는 에너지로 붕소의 결합성 궤도로부터 수소의 반결합성 궤도로 전자의 전이가 일어날 것으로 예상했다.즉, 자외선의 조사만으로 수소의 결합이 약해지고, 수소가 발생하는 것이 아닐까 생각한 연구 그룹은, 광원을 이용하여 붕화수소 시트로부터 방출되는 가스의 분석을 행했다.
그 결과, 제8 원리 계산의 예상대로, 자외선의 조사로 수소가 생성되는 것이 확인되고, 또한 그 생성량은 붕화수소 시트의 질량의 XNUMX%에도 해당하는 것을 알 수 있었다.
지금까지 유망한 수소 캐리어로 여겨져 온 시클로메틸헥산과 같은 유기 하이드라이드에서도, 그 질량 수소 밀도는 6.2%에 그치고, 수소 방출에는 300℃ 이상의 가열을 요한다고 한다.한편, 붕화수소 시트에서는, 기왕의 수소 캐리어와 비교해도 지극히 대량의 수소를, 자외광을 조사하는 단순한 조작만으로, 실온·대기압이라는 온화한 조건으로 취출할 수 있다.
향후 안전·경량·간편한 휴대용 수소 캐리어로서 현행에서는 고압 수소 탱크가 탑재되고 있는 차재용 연료 전지 등에도 응용이 기대된다고 한다.
논문 정보:【Nature Communications】 Photoinduced hydrogen release from hydrogen boride sheets