據(jù)美國(guó)物理學(xué)家組織網(wǎng)4月7日?qǐng)?bào)道，美國(guó)加州理工學(xué)院和瑞士科學(xué)家攜手研制出了一種太陽(yáng)能反應(yīng)器。該太陽(yáng)能反應(yīng)器采用了低成本的新型催化劑，可集中太陽(yáng)的熱量，通過(guò)熱化學(xué)循環(huán)方法，將水和二氧化碳轉(zhuǎn)變?yōu)闅錃夂鸵谎趸?，而大量的氫氣和一氧化碳結(jié)合在一起可形成液態(tài)燃料，為汽車(chē)、手提電腦和全球定位系統(tǒng)（GPS）供電。
太陽(yáng)是地球上主要的能量來(lái)源，更好地利用豐富的陽(yáng)光是所有新能源專(zhuān)家試圖摘取的“圣杯”?？茖W(xué)家很早就知道如何將水和二氧化碳轉(zhuǎn)變?yōu)闅錃夂鸵谎趸?。但如何高效、批量且低廉地轉(zhuǎn)換一直困擾著科學(xué)家。其中的一個(gè)“攔路虎”，是轉(zhuǎn)換過(guò)程需要昂貴且稀有的鉑或銥等元素來(lái)作催化劑，以促使反應(yīng)發(fā)生。
該研究的領(lǐng)導(dǎo)者之一、加州理工學(xué)院材料科學(xué)和化學(xué)工程教授索西娜·海爾將目光投向了二氧化鈰，金屬鈰的氧化物二氧化鈰常用于自潔烤箱內(nèi)壁，可作催化劑使用。鈰儲(chǔ)量豐富，因此，在完成同樣任務(wù)時(shí)，成本更低。
新方法分兩步進(jìn)行：首先，使用太陽(yáng)光散發(fā)的高溫將二氧化鈰分解為鈰和氧氣；然后在低溫下將二氧化碳和水變?yōu)橐谎趸己蜌錃狻?div style="height:15px;">
海爾如是描述該過(guò)程：當(dāng)將二氧化鈰加熱至約1500攝氏度高溫時(shí)，會(huì)自動(dòng)地從其結(jié)構(gòu)內(nèi)釋放出氧氣；接著將其冷卻，氧氣離開(kāi)后留下的空白需要新氧氣來(lái)填滿(mǎn)。在約為900攝氏度的較低溫度時(shí)，鈰、氫氣和碳都需要氧氣，但鈰的需求更強(qiáng)烈，于是，它就會(huì)從水和二氧化碳中“掠奪”氧氣來(lái)填滿(mǎn)這些空白，因此，水和二氧化碳就變成了氫氣和一氧化碳。
海爾表示，實(shí)驗(yàn)設(shè)備包括兩部分，其中一部分是由加州理工學(xué)院研制的圓柱狀容器，其內(nèi)壁布滿(mǎn)了二氧化鈰。第二部分是目前安放在瑞士保羅謝勒研究所的太陽(yáng)能收集器，它是一套巨大的曲面鏡，可大范圍收集太陽(yáng)光。
科學(xué)家讓這兩個(gè)設(shè)備“聯(lián)姻”，首先用積聚的陽(yáng)光加熱圓柱內(nèi)的二氧化鈰，然后朝反應(yīng)器中輸入水蒸氣和二氧化碳，并測(cè)量流出的氫氣和一氧化碳的數(shù)量。
海爾表示，鈰儲(chǔ)量豐富，是鉑儲(chǔ)量的10萬(wàn)倍，因此，可將反應(yīng)成本減少幾個(gè)數(shù)量級(jí)。但目前這個(gè)將太陽(yáng)光、二氧化碳和水轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)燃料的反應(yīng)器的轉(zhuǎn)換效率不足1%?？茖W(xué)家表示，熱動(dòng)力學(xué)分析表明，理論上轉(zhuǎn)換效率可達(dá)15%以上。此外，科學(xué)家也希望能找到比二氧化鈰更好的燃料，同時(shí)降低發(fā)生反應(yīng)所需要的高溫和低溫。（劉霞）
（責(zé)任編輯：李彤）
太陽(yáng)+水=燃料
發(fā)布者：科技商評(píng) 日期： 2009-10-17 22:58:21 瀏覽次數(shù)：16711716 (共有8103條評(píng)論)
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我要評(píng)論麻省理工學(xué)院的化學(xué)家發(fā)明的催化劑，可以利用太陽(yáng)光把水變成氫氣。如果該過(guò)程能擴(kuò)大規(guī)模，它可以使太陽(yáng)能成為主要的能量來(lái)源。
今年五月，在一個(gè)滿(mǎn)是科學(xué)家及美國(guó)政府能源官員的禮堂里，麻省理工學(xué)院的化學(xué)教授丹尼爾?諾西拉（Daniel Nocera）這樣說(shuō)道：“我將向你展示一些我從未向人展示過(guò)的東西，”他叫房屋管理員把燈光調(diào)暗，然后，開(kāi)始播放一段視頻?！澳銈兡芸吹侥莻€(gè)嗎？”他指 著浸在水中的一條狹長(zhǎng)材料上升起的泡沫，興奮地問(wèn)?！把鯕庹龔倪@個(gè)電極中流出?！比缓螅钟行┥衩氐卣f(shuō)：“這是未來(lái)。我們得到了樹(shù)葉?！?div style="height:15px;">
諾西拉展示的是一個(gè)從水中產(chǎn)生氧氣的反應(yīng)，就如綠色植物在光合作用中所做的那樣，這是一項(xiàng)可能對(duì)能源爭(zhēng)論產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響的成就。在他研發(fā)的一種催化劑 的幫助下，該反應(yīng)是分解水產(chǎn)生氫氣最初也是最困難的一步。諾西拉相信，有效地從水中產(chǎn)生氫，能夠克服阻礙太陽(yáng)能成為重要電力來(lái)源的主要障礙之一：沒(méi)有一種 節(jié)省成本的方法來(lái)儲(chǔ)存太陽(yáng)能電板收集的能量，以便在晚間或多云天使用。
太陽(yáng)能具有一種獨(dú)一無(wú)二的產(chǎn)生大量清潔能源的潛力，不會(huì)導(dǎo)致全球變暖。但是，沒(méi)有廉價(jià)的儲(chǔ)存這種能量的方法，太陽(yáng)能不能夠大規(guī)模地取代化石燃料。在 諾西拉的方案中，太陽(yáng)光能夠分解水，產(chǎn)生多功能、易儲(chǔ)存的氫燃料，之后這些燃料可以在內(nèi)燃發(fā)電機(jī)中燃燒，或者在燃料電池中與氧氣重新結(jié)合。更加雄心勃勃的 是，該反應(yīng)能用于分解海水；在那種情況下，在燃料電池中運(yùn)行的氫可以產(chǎn)生淡水及電力。
自從20世紀(jì)70年代早期，科學(xué)家就開(kāi)始試著模仿光合作用儲(chǔ)存來(lái)自太陽(yáng)的能量。特別是他們?cè)囍鴱?fù)制綠色植物分解水的方法。當(dāng)然，化學(xué)家已經(jīng)可以分 解水。但是這一過(guò)程需要高溫、苛刻的堿性溶液、或者稀有昂貴的催化劑，如鉑。諾西拉制造的是一種廉價(jià)的催化劑，可以在室溫、無(wú)腐蝕性化學(xué)物質(zhì)的情況下，從 水中產(chǎn)生氧氣，這與在植物中發(fā)現(xiàn)的優(yōu)良條件相同。另外幾種前景看好的催化劑，包括諾西拉研發(fā)的另一種，能夠用來(lái)幫助完成這一過(guò)程并產(chǎn)生氫氣。
諾 西拉看到了兩種利用其突破的方法。第一種，傳統(tǒng)的太陽(yáng)能電板捕獲太陽(yáng)光并產(chǎn)生電力；接著，這些電力會(huì)啟動(dòng)一個(gè)電解槽設(shè)備，該設(shè)備使用他的催化劑分解水。第 二種方法將采用一套更接近地模仿樹(shù)葉結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)。催化劑將與一種特殊的用來(lái)吸收陽(yáng)光的染色分子并排；染料捕獲的能量將會(huì)驅(qū)動(dòng)水分解反應(yīng)。兩種方法都會(huì)將太 陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為氫燃料，可以簡(jiǎn)便地儲(chǔ)存并在夜間使用，或者在任何需要的時(shí)候。
諾西拉大膽地?cái)嘌云涓倪M(jìn)的重要性，這是學(xué)院派化學(xué)家通常不愿意在同行面前表現(xiàn)的。事實(shí)上，許多專(zhuān)家都質(zhì)疑他的系統(tǒng)能夠怎樣擴(kuò)大規(guī)模，以及它會(huì)有多經(jīng) 濟(jì)。但是諾西拉沒(méi)有表現(xiàn)出退讓的跡象?！坝辛诉@個(gè)發(fā)現(xiàn)，我完全改變了對(duì)話，”五月，他對(duì)聽(tīng)眾說(shuō)。“所有舊的爭(zhēng)論全都被扔到窗外去了?！?div style="height:15px;">
