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在气候恶化的今天 , 科学家们一直尝试开发各种清洁能源 , 其中一种就是氢气 。
【疯狂产氢!科学家发现常温分解水的方法,废水也可以!】抛开技术不谈 , 目前人类如何获得足够多的氢气来产生能量 , 也是一个问题 。 如果能够在几乎不消耗能量的前提下获得大量的氢气 , 对于人类未来利用氢能源将具有重大的意义!
这样的想法 , 或许正在变成现实 。 最近 , 加州大学旧金山分校的科学家们找到了一种方法 , 能够在常温环境下 , 不需要通电就能让水快速分解 , 而且分解速度快得惊人 , 实在是令人感到不可思议!
在这次研究中 , 科学家们利用了两种金属元素——铝和镓 。 通过这两种元素 , 就可以让水分子(H2O)迅速分解 , 产生大量的氢气(H2) 。
在这个反应中 , 铝相对来说比较廉价 , 获得的途径比较多 。 相比之下 , 镓要更贵一些 , 但在这个反应中可以被回收 , 并且能够多次重复利用而不失去效力 。
实际上 , 早在几十年前 , 科学家们就发现了这两种金属在分解水方面所具备的潜力 。 该反应的原理其实是铝和水进行反应的过程 , 水分子里的氧最终和铝结合成氢氧化铝 , 氢气则直接逸出 , 可以被人们收集 。 但是 , 长期以来 , 这个反应的速度和效率一直不高 , 所以没有被广泛使用 。
如果你还记得高中化学的知识就应该知道 , 金属铝在遇水之后 , 会在表面形成一层致密的氧化膜 , 从而隔绝空气 , 停止被氧化 。 这种复合材料中的镓则可以去除铝的氧化膜 , 让氧化反应持续进行 , 并且还能够源源不断地产生铝 , 使得化学反应能够迅速、持续地进行 。
在本次实验中 , 研究人员利用的不是普通的单质铝和镓 , 而是用到了铝的纳米粒子 。 在反应的过程中 , 镓可以让铝的纳米粒子分散开来 , 不至于形成更大的颗粒 。 这就可以极大地扩大铝和水的接触面积 , 反应就更剧烈了 。
同时 , 利用扫描电子显微镜和X射线衍射技术的帮助 , 研究人员找到了产氢效率最高的比例 , 那就是铝和镓以1:3的比例混合的复合材料 。
从下面的动图(图四 , 动图有点卡顿 , 实际比动图效果还快)中你也可以看到 , 加入复合材料的水中迅速冒出气泡 , 反应速度惊人 。 甚至如果你把水滴在大量的复合材料中 , 还会看到水迅速分解殆尽的画面(图五)!
研究人员指出 , 这种复合材料不仅能分解纯水 , 还可以分解废水和海水 , 在产生清洁能源的同时还有望解决废水处理的问题 , 一举两得!如果这项技术能够投入使用 , 那么人类将可以轻轻松松地获得大量的氢气 , 从而替代化石能源 , 解决气候恶化的问题 。 但仅就目前而言 , 这项技术还停留在实验室中 , 距离工业规模的使用还有点远 。
不管怎么说 , 这项研究给我们提供了一种可能性 。 或许在未来 , 人类可以通过这种方法获得近乎无限的清洁能源 。