2023成都積分入學(xué)什么時候開始申請
2023-01-31
更新時間:2022-09-04 12:06:25作者:佚名
在氣候惡化的今天,科學(xué)家們一直嘗試開發(fā)各種清潔能源,其中一種就是氫氣。
拋開技術(shù)不談,目前人類如何獲得足夠多的氫氣來產(chǎn)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!
這樣的想法,或許正在變成現(xiàn)實(shí)。最近,加州大學(xué)舊金山分校的科學(xué)家們找到了一種方法,能夠在常溫環(huán)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(shí)在是令人感到不可思議!
在這次研究中,科學(xué)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(chǎn)生大量的氫氣(H2)。
在這個反應(yīng)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(yīng)中可以被回收,并且能夠多次重復(fù)利用而不失去效力。
實(shí)際上,早在幾十年前,科學(xué)家們就發(fā)現(xiàn)了這兩種金屬在分解水方面所具備的潛力。該反應(yīng)的原理其實(shí)是鋁和水進(jìn)行反應(yīng)的過程,水分子里的氧最終和鋁結(jié)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(yīng)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(xué)知識就應(yīng)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(fù)合材料中的鎵則可以去除鋁的氧化膜,讓氧化反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行,并且還能夠源源不斷地產(chǎn)生鋁,使得化學(xué)反應(yīng)能夠迅速、持續(xù)地進(jìn)行。
在本次實(shí)驗(yàn)中,研究人員利用的不是普通的單質(zhì)鋁和鎵,而是用到了鋁的納米粒子。在反應(yīng)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(kuò)大鋁和水的接觸面積,反應(yīng)就更劇烈了。
同時,利用掃描電子顯微鏡和X射線衍射技術(shù)的幫助,研究人員找到了產(chǎn)氫效率最高的比例,那就是鋁和鎵以1:3的比例混合的復(fù)合材料。
從下面的動圖(圖四,動圖有點(diǎn)卡頓,實(shí)際比動圖效果還快)中你也可以看到,加入復(fù)合材料的水中迅速冒出氣泡,反應(yīng)速度驚人。甚至如果你把水滴在大量的復(fù)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(fù)合材料不僅能分解純水,還可以分解廢水和海水,在產(chǎn)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(xiàng)技術(shù)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(xiàng)技術(shù)還停留在實(shí)驗(yàn)室中,距離工業(yè)規(guī)模的使用還有點(diǎn)遠(yuǎn)。
不管怎么說,這項(xiàng)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。