出乎意料!聽上去普普通通並不“高大上”的一個名字，竟然是當今科技領域的頂流！它可以使氫燃料電池汽車續航輕鬆超過1000公里。

　　10月8日，瑞典皇家科學院宣佈，將2025年諾貝爾化學獎授予日本京都大學北川進、澳大利亞墨爾本大學理查德·羅布森和美國加州大學伯克利分校奧馬爾·亞吉，以表彰他們在“金屬有機框架材料（MOFs）”研究方面的開創性工作。

　　改寫氫能未來的材料

　　據報道，MOFs能夠高效分離、回收和儲存氣體等物質，目前全球研究進展迅速，産業應用也在擴大。

　　該材料內部佈滿微孔，每克的表面積堪比一個足球場，可大量吸附特定分子。理查德·羅布森率先提出了這種新型分子結構的概念，並預言它可以用於催化化學反應等用途。1989年，北川進首次發現可利用含有金屬與有機物的“金屬配合物”形成蜂巢狀規則孔洞的多孔性材料。奧馬爾·亞吉則研製出多種具備實用價值的MOFs，其中一種材料可以從沙漠空氣中捕獲水蒸氣。

　　此後，科學家們研究發現，MOFs不僅製造簡單，還能設計成讓目標物質自然進入其微孔中，因此被認為有望以低成本、高效率實現分離與回收。這種材料今後被寄予厚望的是在脫碳領域的應用。如果能利用它從工廠廢氣或空氣中分離、回收二氧化碳，將大幅減少溫室氣體排放。

　　如今，MOFs已成為材料科學領域的一顆璀璨明星。它由金屬離子（或簇）與有機配體通過配位鍵自組裝而成，形成了高度有序的三維晶格網絡。這種獨特的結構賦予了MOFs諸多優異的性能。同時，MOFs的孔道結構和化學性質可以通過對金屬離子和有機配體的精準選擇與設計進行精確調控，從而實現對特定分子的高效吸附、分離和催化等功能。

　　續航破千公里的“魔法”

　　不少人知道，氫燃料電池汽車要實現長續航，高效的儲氫技術是關鍵。

　　在傳統的儲氫技術中，高壓儲氫和液氫儲運佔據著主導地位，但它們各自面臨著嚴峻的挑戰。據介紹，高壓儲氫通常需要將氫氣壓縮至70MPa左右的高壓狀態，這不僅對儲氫設備的耐壓性能提出了極高要求，增加了設備成本和安全風險，而且儲氫密度相對較低，難以滿足長續航的需求。同時，液氫儲運則需要將氫氣冷卻至-253℃的超低溫，使其液化，這一過程能耗巨大，成本高昂，並且對儲存容器的隔熱性能要求極為苛刻，稍有不慎就可能導致氫氣的揮發和泄漏。

　　而MOFs材料的出現，為破解這些難題提供了全新的解決方案。MOFs具有獨特的納米孔道結構，這些孔道就像一個個精密設計的“分子陷阱”，能夠對氫氣分子進行“分子級精準吸附”。在常溫常壓下，氫氣分子可以自由地進入MOFs的孔道中，並被穩定地吸附在其中，就如同被放入了一個安全的“氫氣保險箱”。當需要使用氫氣時，只需通過簡單的壓力或溫度變化，氫氣分子就可以迅速地從孔道中釋放出來，為氫燃料電池汽車提供動力。

　　奧馬爾·亞吉團隊利用MOFs研發的ZIF-1000材料，便是MOFs儲氫技術的傑出代表。這種材料的儲氫密度達到了傳統高壓儲氫技術的180%，在同等體積的情況下，儲氫量提升了80%。這一突破意味著，氫燃料電池汽車在不增加負重與體積的前提下，續航里程可實現質的飛躍，從目前的500公里左右躍升至1000公里以上。理想狀態下，如果一輛普通的氫燃料電池汽車採用ZIF-1000材料作為儲氫介質，其續航里程或將從原來的500公里提升至1200公里，從而解決用戶的續航焦慮，使得氫燃料電池汽車在實際使用中的便利性進一步提升。

　　有望重塑産業格局

　　外界有報道稱，如果MOFs將來能走向産業化應用，氫燃料電池汽車續航超1000公里，加氫時間僅3-5分鐘將不再是夢想，車輛使用便利性將接近傳統燃油車，而且憑藉“零排放+長續航+快補能”的獨特優勢，有望成為全球汽車産業變革的新引擎。

　　一旦實現這一目標，將在行業産生一系列“連鎖反應”。其中，在長途運輸領域，氫燃料電池重卡將率先替代傳統燃油車，成為物流行業的新寵。在長途客運領域，氫燃料電池客車也將憑藉其舒適、環保、高效的特點，為人們提供更加優質的出行體驗，進一步推動公共交通的綠色轉型。在家庭用乘用車市場，同樣可以是氫燃料電池汽車的“用武之地”。有報道稱，豐田、現代等跨國車企巨頭早已開始在加速佈局氫燃料電池汽車的同時，有意探索MOFs儲氫系統的商業化前景。

　　有行業人士表示，在全球積極應對氣候變化、努力實現碳中和目標的大背景下，MOFs材料對於氫燃料電池汽車發展的重要作用日益凸顯，也成為新能源及清潔能源汽車發展的關鍵力量。

　　國外還有專業人士認為，MOFs材料不僅對於氫燃料電池汽車發展將起到重要作用，而且還能在新能源汽車電池熱管理等眾多領域具有巨大的應用潛力，是一種“以汽車為起點，輻射全産業”的革命性材料。在新能源汽車電池熱管理領域，MOFs材料能夠通過其獨特的孔道結構和吸附性能，高效調節電池的溫度，提升電池散熱與熱失控防護能力。但是，正如其他新技術、新材料一樣，儘管MOFs材料有卓越的性能，但其從實驗室走向大規模商業化應用還面臨諸多挑戰，成本問題便是首當其衝的“攔路虎”。包括原材料製備、合成工藝、對環境需求苛刻等現實問題都推高了其成本。

　　“其走向商業化應用，除了成本和工藝技術問題，也需要相關企業之間加強合作，構建産業聯盟，共同攻克技術難題。”有關專家認為，通過産業鏈各環節的協同創新，構建一個完善的産業生態系統，才能加速MOFs材料從實驗室到市場的轉化，實現其商業價值。

　　“最好的化學，是讓世界變好的化學。”出身巴勒斯坦難民家庭的奧馬爾·亞吉所言，表達了業界的共同嚮往。