高压低温促使氢分子随水入“冰笼”
文章出处：《大众科技报》申 彦   发布时间：2005-04-05  




　　氢能是理想的完全无污染可再生能源，但使用氢能的最大难题之一是如何将氢储存在汽车等车辆上，迄今为止，还没有一种方法能很好地解决这一问题。不过氢能的利用最近似乎出现了转机。美国华盛顿卡内基研究所的温迪·麦克和她的同事发现，在足够高的压力下，氢分子可以压缩进用冰做的“笼子”内。


　　氢不像甲烷等分子较大的气体，可以“关押”在“冰笼”里，由于氢分子太小，很容易在"冰笼"内进进出出，因此难以“关押”。不过实验证明，如果压力足够高，氢分子能够成双成对或４个一组地被装进“冰笼”中。


　　为产生冰的“笼形物”，研究人员把氢和水的混合物加压到２０００个大气压，开始时，氢和冰是分离的，且氢在冰的周围形成了气泡；但当温度冷却到零下２４摄氏度时，水和氢就融合成了“笼形物”。


　　卡内基研究小组的成员之一霍旺冒（音译）说，一旦“笼形物”形成，就能用液氮作为冷却剂在低压下储存氢。目前，在大多数情况下，氢能汽车必须用液态氢，而液态氢必须在零下２５３摄氏度的极低温下保存，这就需要复杂昂贵的液氦冷却系统。相反，液氮是便宜且取之不尽的冷却剂，同时液氮对环境也不会造成污染，因此，用液氮储存氢具有良好的发展前景。


　　用“冰笼”储存氢作为能源，燃烧后的惟一副产品是水。最近，美国匹兹堡大学的一个研究小组报道了用光把水分解成氢和氧的重大突破。科学家用经改良的二氧化钛作为催化剂涂层涂在半导体芯片上，研究发现，当使二氧化钛在天然气火焰中蒸发时，火焰中某些碳原子会进入二氧化钛，这使利用光化学方法分解水的效率提高到１１％，即比以前的努力增加了１０倍，这最终可能导致一种用太阳能直接生产氢燃料的方法诞生。


　　这两项研究成果使人类向广泛使用氢能的目标前进了一大步。科学家认为，氢在“笼子”中冷藏可能是自然界始终存在的事情。天文学家曾经指出，小行星、彗星以及木星的多冰卫星等小型天体可能损失了曾经含有的氢，现在看来，这些天体上的冰中可能隐藏有大量氢，将来的某一天，人类甚至可能用这些氢作为星际间旅行的火箭燃料。