美教授研发“水变油”成功 或对石油等能源行业有颠覆性影响

 

　　本报综合报道最新一期《自然》杂志报道了美国宾西法尼亚州立大学教授格兰姆斯的“水变油”实验：宾西法尼亚大学操场内，研究者将二氧化碳和水蒸气装入一种纳米试管中，在光的作用下，开始发生化学反应，转化成俗称“天然气”的甲烷。

　　“水变油”技术成真

　　原本只会在科幻片中出现的“水变油”技术发明者是宾西法尼亚州立大学材料工程学教授格兰姆斯及其同事。
 
 
“这是一个相当艰难的项目，我们的研究超过一年半，而且是在完全没有先例参考的情况下完成的。”格兰姆斯说。在他之前，已有科学家提出用二氧化钛纳米颗粒催化反应，但催化效果并不明显。而格兰姆斯经过无数次失败尝试，终于发现当水蒸气和二氧化碳通过二氧化钛纳米管，同时引入氮气，另外在纳米管的表面负载了铜和铂的纳米颗粒，生成碳氢化学物的速度比以前快了20倍左右。

　　在开始“水变油”研究项目前，格兰姆斯发明了一种名叫“利用可见光分解水”的新技术，这为“水变油”提供了基础的技术保障。

　　“每克二氧化钛纳米管，大约每小时生成160毫升碳氢化学物。这个反应速率至少要快于先前在紫外线下得到的结果20倍。”，格兰姆斯指出，在整个反应后期，铜和铂催化作用明显，但由于铂的价格昂贵，如何减少铂含量而使得催化效果不变，仍值得研究。

　　目前催化剂效率仍低

　　当问及格兰姆斯是否担心“水变油”技术对于能源行业的颠覆性影响，他的回答却颇为谨慎，他承认目前催化剂的效率仍然很低，“目前为止，我们还不具备拯救人类的能力”。

　　但格兰姆斯对未来的研究持乐观态度。他向记者讲述了他未来的三步计划：第一步是给纳米管安装感应器，让它更好地起到光导作用；再者，通过在纳米管的表面更平均地沉淀铜纳米颗粒；第三，使用实惠的太阳能光电板，这样一来，可以更长时间给薄膜照明。结合其他一些改进，转化速率还能成倍提高。

　　格兰姆斯还指出，“水变油”技术顺带提供给二氧化碳一个绝佳的处理方式。“我相信如果有一个集中的二氧化碳来源，就像煤电厂一样，这个生产工艺就能得到工业应用。”

　　4人组实现“水变油”

　　研发主管：格兰姆斯

　　研究员：瓦吉斯

　　研究助理：拉腾帕

　　纳米管研究员：帕罗斯

　　担忧

　　科幻片里曾这么说，“水变油”技术是好事，但社会的能源支柱是石油。如果“水变油”技术向外公布，石油产业会在一夜之间倒闭！美国股市会崩盘！金融体系将会瘫痪！整个社会将陷于骚乱！所以“水变油”技术必须被雪藏，等到石油耗竭时，才可以问世。

　　操作

　　2008年夏天，格兰姆斯在宾西法尼亚州立大学进行实验。

　　首先，他向钢管内通入二氧化碳和水蒸气，用纳米管薄膜覆盖住仪器的后部，然后在容器顶部安装石英窗户使阳光进入。随后，把这个封闭的仪器在天气好的时候放置在室外的校园内。“当阳光照射在纳米管上时，纳米管释放出高能量的载荷子，使得水分子分解为氢氧自由基和氢离子。当二氧化碳分解后的产物——氧气、一氧化碳和氢气后，就反应生成了甲烷和水。”