美教授研發(fā)“水變油”成功 或?qū)κ偷饶茉葱袠I(yè)有顛覆性影響
本報(bào)綜合報(bào)道最新一期《自然》雜志報(bào)道了美國(guó)賓西法尼亞州立大學(xué)教授格蘭姆斯的“水變油”實(shí)驗(yàn)：賓西法尼亞大學(xué)操場(chǎng)內(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，開(kāi)始發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，轉(zhuǎn)化成俗稱“天然氣”的甲烷。
“水變油”技術(shù)成真
原本只會(huì)在科幻片中出現(xiàn)的“水變油”技術(shù)發(fā)明者是賓西法尼亞州立大學(xué)材料工程學(xué)教授格蘭姆斯及其同事。
“這是一個(gè)相當(dāng)艱難的項(xiàng)目，我們的研究超過(guò)一年半，而且是在完全沒(méi)有先例參考的情況下完成的。”格蘭姆斯說(shuō)。在他之前，已有科學(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)過(guò)無(wú)數(shù)次失敗嘗試，終于發(fā)現(xiàn)當(dāng)水蒸氣和二氧化碳通過(guò)二氧化鈦納米管，同時(shí)引入氮?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)物的速度比以前快了20倍左右。
在開(kāi)始“水變油”研究項(xiàng)目前，格蘭姆斯發(fā)明了一種名叫“利用可見(jiàn)光分解水”的新技術(shù)，這為“水變油”提供了基礎(chǔ)的技術(shù)保障。
“每克二氧化鈦納米管，大約每小時(shí)生成160毫升碳?xì)浠瘜W(xué)物。這個(gè)反應(yīng)速率至少要快于先前在紫外線下得到的結(jié)果20倍。”，格蘭姆斯指出，在整個(gè)反應(yīng)后期，銅和鉑催化作用明顯，但由于鉑的價(jià)格昂貴，如何減少鉑含量而使得催化效果不變，仍值得研究。
目前催化劑效率仍低
當(dāng)問(wèn)及格蘭姆斯是否擔(dān)心“水變油”技術(shù)對(duì)于能源行業(yè)的顛覆性影響，他的回答卻頗為謹(jǐn)慎，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)的研究持樂(lè)觀態(tài)度。他向記者講述了他未來(lái)的三步計(jì)劃：第一步是給納米管安裝感應(yīng)器，讓它更好地起到光導(dǎo)作用；再者，通過(guò)在納米管的表面更平均地沉淀銅納米顆粒；第三，使用實(shí)惠的太陽(yáng)能光電板，這樣一來(lái)，可以更長(zhǎng)時(shí)間給薄膜照明。結(jié)合其他一些改進(jìn)，轉(zhuǎn)化速率還能成倍提高。
格蘭姆斯還指出，“水變油”技術(shù)順帶提供給二氧化碳一個(gè)絕佳的處理方式。“我相信如果有一個(gè)集中的二氧化碳來(lái)源，就像煤電廠一樣，這個(gè)生產(chǎn)工藝就能得到工業(yè)應(yīng)用。”
4人組實(shí)現(xiàn)“水變油”
研發(fā)主管：格蘭姆斯
研究員：瓦吉斯
研究助理：拉騰帕
納米管研究員：帕羅斯
擔(dān)憂
科幻片里曾這么說(shuō)，“水變油”技術(shù)是好事，但社會(huì)的能源支柱是石油。如果“水變油”技術(shù)向外公布，石油產(chǎn)業(yè)會(huì)在一夜之間倒閉！美國(guó)股市會(huì)崩盤(pán)！金融體系將會(huì)癱瘓！整個(gè)社會(huì)將陷于騷亂！所以“水變油”技術(shù)必須被雪藏，等到石油耗竭時(shí)，才可以問(wèn)世。
操作
2008年夏天，格蘭姆斯在賓西法尼亞州立大學(xué)進(jìn)行實(shí)驗(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)光進(jìn)入。隨后，把這個(gè)封閉的儀器在天氣好的時(shí)候放置在室外的校園內(nèi)。“當(dāng)陽(yáng)光照射在納米管上時(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)二氧化碳分解后的產(chǎn)物——氧氣、一氧化碳和氫氣后，就反應(yīng)生成了甲烷和水。”