拋開技術不談,目前人類如何獲得足夠多的氫氣來產生能量,也是一個問題。如果能夠在幾乎不消耗能量的前提下獲得大量的氫氣,對于人類未來利用氫能源將具有重大的意義!
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這樣的想法,或許正在變成現實。最近,加州大學舊金山分校的科學家們找到了一種方法,能夠在常溫環境下,不需要通電就能讓水快速分解,而且分解速度快得驚人,實在是令人感到不可思議!
在這次研究中,科學家們利用了兩種金屬元素——鋁和鎵。通過這兩種元素,就可以讓水分子(H2O)迅速分解,產生大量的氫氣(H2)。
在這個反應中,鋁相對來說比較廉價,獲得的途徑比較多。相比之下,鎵要更貴一些,但在這個反應中可以被回收,并且能夠多次重復利用而不失去效力。
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實際上,早在幾十年前,科學家們就發現了這兩種金屬在分解水方面所具備的潛力。該反應的原理其實是鋁和水進行反應的過程,水分子里的氧最終和鋁結合成氫氧化鋁,氫氣則直接逸出,可以被人們收集。但是,長期以來,這個反應的速度和效率一直不高,所以沒有被廣泛使用。
如果你還記得高中的化學知識就應該知道,金屬鋁在遇水之后,會在表面形成一層致密的氧化膜,從而隔絕空氣,停止被氧化。這種復合材料中的鎵則可以去除鋁的氧化膜,讓氧化反應持續進行,并且還能夠源源不斷地產生鋁,使得化學反應能夠迅速、持續地進行。
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在本次實驗中,研究人員利用的不是普通的單質鋁和鎵,而是用到了鋁的納米粒子。在反應的過程中,鎵可以讓鋁的納米粒子分散開來,不至于形成更大的顆粒。這就可以極大地擴大鋁和水的接觸面積,反應就更劇烈了。
同時,利用掃描電子顯微鏡和X射線衍射技術的幫助,研究人員找到了產氫效率最高的比例,那就是鋁和鎵以1:3的比例混合的復合材料。

從下面的動圖(圖四,動圖有點卡頓,實際比動圖效果還快)中你也可以看到,加入復合材料的水中迅速冒出氣泡,反應速度驚人。甚至如果你把水滴在大量的復合材料中,還會看到水迅速分解殆盡的畫面(圖五)!

研究人員指出,這種復合材料不僅能分解純水,還可以分解廢水和海水,在產生清潔能源的同時還有望解決廢水處理的問題,一舉兩得!如果這項技術能夠投入使用,那么人類將可以輕輕松松地獲得大量的氫氣,從而替代化石能源,解決氣候惡化的問題。但僅就目前而言,這項技術還停留在實驗室中,距離工業規模的使用還有點遠。
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不管怎么說,這項研究給我們提供了一種可能性?;蛟S在未來,人類可以通過這種方法獲得近乎無限的清潔能源。

