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Hydrogen Storage with Aluminum Formate, ALF: Experimental, Computational, and Technoeconomic Studies
Journal of the American Chemical Society ( IF 14.4 ) Pub Date : 2023-09-28 , DOI: 10.1021/jacs.3c08037 Hayden A Evans 1 , Taner Yildirim 1 , Peng Peng 2 , Yongqiang Cheng 3 , Zeyu Deng 4 , Qiang Zhang 3 , Dinesh Mullangi 4 , Dan Zhao 5 , Pieremanuele Canepa 4 , Hanna M Breunig 2 , Anthony K Cheetham 4, 6 , Craig M Brown 1
Journal of the American Chemical Society ( IF 14.4 ) Pub Date : 2023-09-28 , DOI: 10.1021/jacs.3c08037 Hayden A Evans 1 , Taner Yildirim 1 , Peng Peng 2 , Yongqiang Cheng 3 , Zeyu Deng 4 , Qiang Zhang 3 , Dinesh Mullangi 4 , Dan Zhao 5 , Pieremanuele Canepa 4 , Hanna M Breunig 2 , Anthony K Cheetham 4, 6 , Craig M Brown 1
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Long-duration storage of hydrogen is necessary for coupling renewable H2 with stationary fuel cell power applications. In this work, aluminum formate (ALF), which adopts the ReO3-type structure, is shown to have remarkable H2 storage performance at non-cryogenic (>120 K) temperatures and low pressures. The most promising performance of ALF is found between 120 K and 160 K and at 10 bar to 20 bar. The study illustrates H2 adsorption performance of ALF over the 77 K to 296 K temperature range using gas isotherms, in situ neutron powder diffraction, and DFT calculations, as well as technoeconomic analysis (TEA), illustrating ALF’s competitive performance for long-duration storage versus compressed hydrogen and leading metal–organic frameworks. In the TEA, it is shown that ALF’s storage capacity, when combined with a temperature/pressure swing process, has advantages versus compressed H2 at a fraction of the pressure (15 bar versus 350 bar). Given ALF’s performance in the 10 bar to 20 bar regime under moderate cooling, it is particularly promising for use in safe storage systems serving fuel cells.
中文翻译：
甲酸铝 ALF 储氢：实验、计算和技术经济研究
氢的长期储存对于将可再生H 2与固定燃料电池电力应用耦合是必要的。在这项工作中，采用ReO 3型结构的甲酸铝(ALF)被证明在非低温(>120 K)温度和低压下具有显着的H 2存储性能。ALF 最有希望的性能出现在 120 K 至 160 K 以及 10 bar 至 20 bar 之间。该研究利用气体等温线、原位中子粉末衍射、DFT计算以及技术经济分析（TEA）阐明了ALF在77 K至296 K温度范围内的H 2 吸附性能，说明了ALF在长期存储方面的竞争性能与压缩氢气和领先的金属有机框架相比。在 TEA 中，结果表明，当与温度/压力摆动过程相结合时，ALF 的存储容量比在一小部分压力下的压缩 H 2更具优势（15 bar 与 350 bar）。鉴于 ALF 在适度冷却下在 10 bar 至 20 bar 条件下的性能，它特别有希望用于燃料电池的安全存储系统。
更新日期：2023-09-28
中文翻译：
甲酸铝 ALF 储氢：实验、计算和技术经济研究
氢的长期储存对于将可再生H 2与固定燃料电池电力应用耦合是必要的。在这项工作中，采用ReO 3型结构的甲酸铝(ALF)被证明在非低温(>120 K)温度和低压下具有显着的H 2存储性能。ALF 最有希望的性能出现在 120 K 至 160 K 以及 10 bar 至 20 bar 之间。该研究利用气体等温线、原位中子粉末衍射、DFT计算以及技术经济分析（TEA）阐明了ALF在77 K至296 K温度范围内的H 2 吸附性能，说明了ALF在长期存储方面的竞争性能与压缩氢气和领先的金属有机框架相比。在 TEA 中，结果表明，当与温度/压力摆动过程相结合时，ALF 的存储容量比在一小部分压力下的压缩 H 2更具优势（15 bar 与 350 bar）。鉴于 ALF 在适度冷却下在 10 bar 至 20 bar 条件下的性能，它特别有希望用于燃料电池的安全存储系统。
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