氫能源，目前被視為最理想的潔淨能源，因為它具有零排放和高能量密度的優點。但是，氫氣的低體積密度，限制了其應用性。具體來說，氫氣的儲存和運輸，需要700 bar（相當於 690 atm）的高壓罐，這不僅成本高昂，還存在安全隱患。所以使用「儲氫材料」來運輸的話，是比高壓罐更好的選擇。為了推廣氫燃料電池電動車，美國能源部給儲氫材料設立了明確的儲氫目標：重量儲存容量為6.5 wt%，且體積儲存容量為50 g/L（高重量儲存容量、高體積儲存容量）。為了實現這項目標，科學家正在開發新型的多孔吸附劑材料，比如金屬有機框架（MOF）、共價有機框架（COF）和多孔有機聚合物（POP，porous organic polymer）。然而，儲氫材料要同時達到高重量、高體積儲存容量是非常困難的。在實務上，重量儲存容量和體積儲存容量，這兩者是互斥的，必須權衡。也就是說，如果你提升了儲氫材料的重量儲存容量，那麼體積儲存容量就會下降，反之亦然。目前已知的儲氫材料多屬於高重量儲存容量、低體積儲存容量。那麼未來的科學家有辦法研發出高重量儲存容量、高體積儲存容量的儲氫材料嗎？

近日，香港大學和美國西北大學的研究團隊，成功開發出一種新型氫鍵有機框架材料（HOF，hydrogen-bonded organic framework），命名為RP-H101，它成功實現了高體積、高重量儲存容量。研究團隊精心設計了一種名為IATH-2的有機分子，它是由三個咪唑環（imidazole ring）修飾的三蝶烯骨架（triptycene）組成。這些分子透過多重氫鍵的方式組裝，形成了一個複雜的七重穿插超結構（seven-fold catenated superstructure）——RP-H101。RP-H101有極高的重量表面積（3,526 m²/g）和體積表面積（1,855 m²/cm³），且同時保持了理想的孔徑分布（約1.5-1.9 nm）。在實際操作下，RP-H101展現出優異的氫儲存性能，可輸送體積容量高達53.7 g/L，重量容量高達9.3 wt%。這些數值雖然是在低溫條件下測得，但已經超過了美國能源部設定的儲氫目標（50 g/L和6.5 wt%）。不僅如此，研究人員還發現RP-H101能表現出卓越的熱穩定性，它能夠在375°C高溫下保持完整的結構。