你能不能在一升水的空间里，存储两升的水？你很有可能会说，这怎会是？绝对不可能！然而最近，韩国科学家却真的在一升液氢的空间里，存进了两升多的液氢，被认为是储氢领域的重大突破和范式转变，甚至有可能带来氢能源的重大进步，人类或将进入真正的氢时代。然而，这项突破真的有如此重大的意义吗？
韩国这项突破来自蔚山国家科学技术研究所吴贤哲（Hyunchul Oh）教授领导的团队，他们合成了一种叫纳米多孔镁硼氢化物 (Mg(BH4)2)的新材料，可以在每升体积中储存144克氢，而氢气在液化后每升也只有70.8克，即使在更低的温度下成为固态氢，一升也只有86克，这在某种程度上预示着这样一种材料竟然硬塞进了一倍多的氢气，它究竟是怎么做到的呢？
很多朋友可能都知道，氢能源汽车之所以在和电动汽车竞争中逐渐势微，败下阵来，马斯克甚至说它是一种非常愚蠢的技术，关键就在于制氢和储氢的困难。氢气是分子量最小的气体，体积小，密度低，常温常压下1升氢气只有0.0899克，这在某种程度上预示着存储相同质量的氢气需要比其他物质更大的体积。
而氢气的沸点极低，为-252.87℃，要存储液态氢，需要极低的温度和很高的压力，导致存储运输成本和难度的增加，以及巨大的能源消耗。并且氢气易燃易爆，空气中含量从4%到75%的宽范围内，遇到火星就会发生爆炸，比天然气的5%到15%宽得多，而它的分子又很小，很容易从容器中泄漏，所以安全风险非常大。
目前氢气存储主要有高压气瓶、液氢储罐、金属氢化物、碳纳米管等。高压气瓶和液氢储罐技术较为成熟，但存在体积大、重量重、成本高等问题，并且安全风险隐患明显。比如丰田最新推出的氢燃料电池车，2024款Mirai，可以加氢5.6公斤，续航650公里，但氢气重量仅占碳纤维高压储罐的6%，并且遇到加氢站气压不足，还达不到5.6公斤，续航也会大打折扣。
而金属氢化物和碳纳米管储氢具有较高的密度和安全性，但仍处于研发阶段，成本比较高，还没有大规模应用。韩国科学家的突破就是金属氢化物储氢，此前已有研究用氢化镁来存储液氢，理论上能够达到每升106克，按重量算是7.6%，已超越了70MPa的储氢罐，但实验室水平只有5.5%左右，并且氢化镁的脱氢反应需要较高的温度和催化剂，导致脱氢过程能耗较高，且脱氢速率较慢，影响了充放氢效率。
金属氢化物储氢，是一种利用金属与氢气可逆反应来储存氢气的技术。金属在吸收氢气后形成金属氢化物，释放氢气时则分解为金属单质，具有储氢密度高、安全性好、来源广泛的优点。
在分子机制上主要又有两种方式，一种是化学键合，金属离子与氢原子通过化学键结合，形成金属氢化物。一种是物理吸附，氢分子通过物理作用（如范德华力）吸附在金属氧化物表面，物理吸附的结合能较弱，氢气更容易脱附。
韩国科学家使用的就是物理吸附，他们在室温惰性气氛下，用二丁基镁 (Mg(n-Bu)2) 和甲基硫醚硼烷复合物 ((CH3)2S·BH3)) 的甲苯溶液制成镁硼氢化物晶体，通过中子粉末衍射、体积气体吸附、非弹性中子散射和第一性原理计算分析，获得了这个惊人的结果。那么这个镁硼氢化物，为什么能存储超乎异常多的氢气呢？
这是因为镁硼氢化物是一种多孔纳米材料，孔隙内部的氢原子带有部分负电荷，这就像形成了一层层着迷的氢骨架，能吸引外面气体分子进入。这些线米，最小开口为5.8埃米，能吸引3.6埃米的氮气分子和2.9埃米的氢气分子。
在吸引氮气分子时，科学家们发现氮气分子固定在空隙中心，每个空隙只能吸附一个氮气分子。刚开始科学家们以为氢气分子也是这样，但实验和研究发现，在静电力和范德华力的共同作用下，五个氢气分子会相互吸引，排列成三维空间的五氢簇结构，就像在抱团取暖一样，刚好可以占据同一个空隙，大幅度的提升了氢气在孔道内的体积密度，从而能够实现更高的储氢能力。
有些朋友看到这个地方可能还是不能明白，70.8克液氢就会占据1升的空间，为什么1升的多孔镁硼氢化物，不但不占用空间，里面反而会装下144克氢呢？这是因为液氢分子间还是有一定间距，而它们进入镁硼氢化物骨架后，由于5个氢分子抱成一团，形成了更紧密的结构，所以就可以容纳更多的氢气了。就像很多人挤公交车，在车站上你们可能随随便便，松松散散，看起来一大群乌合之众，但一旦公交车来了，再怎么挤，你们恐怕也会挤上去。
科学家们认为，这一发现解决了大规模储氢的关键挑战，是一项突破性的发现，将带来储氢领域的范式转变。再加上这种储氢不用高压罐，更安全，储氢翻倍里程也翻番，Mirai可以直接跑1300公里，你可能会觉得，科学家们终于守得云开雾散，氢能源的春天就要来了，人类就要进入氢时代了。
然而这还只是实验室中的数据，并且它的质量分数为21.7%，也就是说总重量只有21. 7%是氢气，和现在航空系统低温冷却30%的质量分数相比还有一定差距，这在某种程度上预示着在氢动力飞机上它可能还没什么用武之地，然后在氢动力卡车上，镁硼氢化物可能是比较好的解决方案，在静态能量存储上则可能是最好的。但镁硼氢化物仍然还面临一个问题，那就是它的脱氢能力如何，这决定了它的充放氢速率，还有它的工作时候的温度和压力变化有什么影响，各种过程中能量损失如何等等，这些都还是未知数。
氢气一直被认为是人类的终极能源，宇宙中任何一个先进文明，最终可能都会演化到使用氢能源。逻辑很简单，氢是宇宙中最丰富的元素，占了整个宇宙质量的75%，除氦以外的所有元素，几乎都来自于氢的燃烧。即使是地球最大的能量来源——阳光，也是来自于太阳的氢聚变。
而我们现在能利用的氢能源，还只是最简单的化学能，但即使如此，也是十分艰难，举步维艰，原因很简单，氢太活跃，地球上基本上没有单质存在，要从其他化合物中把它分离出来，需要付出巨大的能源代价。从煤炭天然气制造的黑氢灰氢，到电解水制造的绿氢，成本高达每公斤9到40元，而且多年来进展不大，这在某种程度上预示着即使解决了氢存储问题，氢生产仍然是一个大问题。
