美教授研�(fā)“水變�”成功 �?qū)κ偷饶茉葱袠I(yè)有顛覆性影�
本報(bào)綜合�(bào)道最新一期《自然》雜志報(bào)道了美國(guó)賓西法尼亞州立大�(xué)教授格蘭姆斯�“水變�”�(shí)�(yàn):賓西法尼亞大學(xué)操場(chǎng)�(nèi),研究者將二氧化碳和水蒸氣裝入一種納米試管中,在光的作用下,�(kāi)始發(fā)生化�(xué)反應(yīng),轉(zhuǎn)化成俗稱“天然�”的甲��
“水變�”技�(shù)成真
原本只會(huì)在科幻片中出�(xiàn)�“水變�”技�(shù)�(fā)明者是賓西法尼亞州立大�(xué)材料工程�(xué)教授格蘭姆斯及其同事�
“這是一�(gè)相當(dāng)艱難的項(xiàng)�,我們的研究超過(guò)一年半,而且是在完全�(méi)有先例參考的情況下完成的�”格蘭姆斯�(shuō)。在他之�,已有科�(xué)家提出用二氧化鈦納米顆粒催化反應(yīng),但催化效果并不明顯。而格蘭姆斯經(jīng)�(guò)�(wú)�(shù)次失敗嘗�,終于發(fā)�(xiàn)�(dāng)水蒸氣和二氧化碳通過(guò)二氧化鈦納米�,同�(shí)引入�?dú)猓硗庠诩{米管的表面負(fù)載了銅和鉑的納米顆粒,生成碳?xì)浠瘜W(xué)物的速度比以前快�20倍左��
在開(kāi)�“水變�”研究�(xiàng)目前,格蘭姆斯發(fā)明了一種名�“利用可見(jiàn)光分解水”的新技�(shù),這為“水變�”提供了基�(chǔ)的技�(shù)保障�
“每克二氧化鈦納米�,大約每小時(shí)生成160毫升�?xì)浠瘜W(xué)�。這�(gè)反應(yīng)速率至少要快于先前在紫外線下得到的結(jié)�20��”,格蘭姆斯指出,在整�(gè)反應(yīng)后期,銅和鉑催化作用明顯,但由于鉑的�(jià)格昂�,如何減少鉑含量而使得催化效果不�,仍值得研究�
目前催化劑效率仍�
�(dāng)�(wèn)及格蘭姆斯是否擔(dān)�“水變�”技�(shù)�(duì)于能源行�(yè)的顛覆性影�,他的回答卻頗為�(jǐn)�,他承認(rèn)目前催化劑的效率仍然很低�“目前為止,我們還不具備拯救人類的能力”�
但格蘭姆斯對(duì)未來(lái)的研究持�(lè)觀�(tài)�。他向記者講述了他未�(lái)的三步計(jì)劃:第一步是給納米管安裝感應(yīng)�,讓它更好地起到光導(dǎo)作用;再�,通過(guò)在納米管的表面更平均地沉淀銅納米顆�;第三,使用�(shí)惠的太陽(yáng)能光電板,這樣一�(lái),可以更�(zhǎng)�(shí)間給薄膜照明。結(jié)合其他一些改�(jìn),轉(zhuǎn)化速率還能成倍提高�
格蘭姆斯還指��“水變�”技�(shù)順帶提供給二氧化碳一�(gè)絕佳的處理方��“我相信如果有一�(gè)集中的二氧化碳來(lái)�,就像煤電廠一�,這�(gè)生產(chǎn)工藝就能得到工業(yè)�(yīng)用�”
4人組�(shí)�(xiàn)“水變�”
研發(fā)主管:格蘭姆�
研究員:瓦吉�
研究助理:拉騰帕
納米管研究員:帕羅斯
�(dān)�
科幻片里曾這么�(shuō)�“水變�”技�(shù)是好事,但社�(huì)的能源支柱是石油。如�“水變�”技�(shù)向外公布,石油產(chǎn)�(yè)�(huì)在一夜之間倒閉!美�(guó)股市�(huì)崩盤(pán)!金融體系將�(huì)癱瘓!整�(gè)社會(huì)將陷于騷亂!所�“水變�”技�(shù)必須被雪�,等到石油耗竭�(shí),才可以�(wèn)��
操作
2008年夏天,格蘭姆斯在賓西法尼亞州立大學(xué)�(jìn)行實(shí)�(yàn)�
首先,他向鋼管內(nèi)通入二氧化碳和水蒸氣,用納米管薄膜覆蓋住儀器的后部,然后在容器頂部安裝石英窗戶使陽(yáng)光�(jìn)�。隨后,把這�(gè)封閉的儀器在天氣好的�(shí)候放置在室外的校園內(nèi)�“�(dāng)�(yáng)光照射在納米管上�(shí),納米管釋放出高能量的載荷子,使得水分子分解為氫氧自由基和氫離子。當(dāng)二氧化碳分解后的�(chǎn)�——氧氣、一氧化碳和氫氣后,就反�(yīng)生成了甲烷和��”