我是一名化學(xué)教師，更自認為是一個真心而理性地喜歡科學(xué)的科學(xué)學(xué)科教師。所以，一些有關(guān)科學(xué)的新鮮事，都能引起我的好奇。2023年12月19日早晨瀏覽新聞，看到“美國《科學(xué)》雜志評選出2023年度'十大科學(xué)突破 ’”的帖子。點開看時，“尋找天然氫”位列第三。上個周三還剛剛跟一個老學(xué)生的孩子（一位正在做借助太陽能制氫研究的博士）聊到人工制氫的研究話題。為解決能源危機，以及控制碳排放，制氫、用氫等涉及H2的科研項目如雨后春筍一樣，H2 燃料電池為能源的汽車早已投入使用，甚至陸續(xù)建起很多像加油站一樣的加H2站。只是，目前的制氫、輸氫成本還非常高。包括實際用H2驅(qū)動的汽車的應(yīng)用，也應(yīng)該以科學(xué)宣傳、輿論引導(dǎo)為主要目的，并非真正發(fā)展到了簡單、實惠、環(huán)保的階段。與石油不同，這場“尋找天然氫”的熱潮基于地球內(nèi)部自然產(chǎn)生的氫氣。這場天然氫能源可追溯到馬里共和國的布拉克布古（Bourakébougou）。這個地方，1987年曾經(jīng)發(fā)生過一次爆炸事故，是因為有人在一個鉆孔旁吸煙引發(fā)的，事故發(fā)生后，那個鉆孔被用水泥封上了。2012年，有人想起了這個鉆孔，就去把它重新打開，結(jié)果發(fā)現(xiàn)它噴出的氣體成分居然98%是氫氣。人們由此安裝了一臺發(fā)電機，為附近的村莊提供電力。令人驚奇的是，歷經(jīng)10年的抽取，鉆孔中的氣壓并沒下降。受此啟發(fā)，勘探隊現(xiàn)在在除南極外的每個大陸地下都發(fā)現(xiàn)了H2。進一步證實了地殼內(nèi)部確實有H2儲存。傳統(tǒng)的科學(xué)思維告訴我們，地球表面是一個氧化性的氣氛，就不應(yīng)該存在像H2這種還原性很強的化學(xué)物質(zhì)。另一個典型的例子是H2S，它每天被各種動物包括我們?nèi)祟?，及動物排泄物發(fā)酵大量生成，但是大氣成分里卻不存在H2S。因為它還原性極強且很活潑，很快被O2先行氧化為S，繼而慢慢氧化成SO2乃至H2SO4。但是，我們卻忽視了地殼內(nèi)部與大氣氛圍的不同。地下不是氧化性的氛圍，而恰恰相反，地殼內(nèi)部到處充斥著還原性的物質(zhì)——地殼以下是地幔、地幔以下是地核，據(jù)說那里存有大量的液態(tài)Fe！我們應(yīng)該還記得高中化學(xué)做過的一個實驗：3Fe + 4H2O 高溫 Fe3O4 + 4H2這個“高溫”，不過570℃，用卷成桶狀的鐵絲網(wǎng)對酒精燈火焰稍作保護，即可達到。試想，地下深處達到這個溫度是不難的，只要有水、有單質(zhì)狀態(tài)的鐵（可以由鐵礦石、煤等相互作用產(chǎn)生出來?。?，形成一些H2應(yīng)該不是難事。于是有人認為H2是從地球核心泄漏出來的，當(dāng)然也有人認為H2是地殼中某些高能放射性元素使水分解產(chǎn)生的。讀此新聞，我還想到另一些可能在地下產(chǎn)生H2的反應(yīng)：深層煤礦、頁巖氣周邊如果處于高溫狀態(tài)，再跟H2O遭遇，不也可能發(fā)生上述反應(yīng)嗎？所以從科學(xué)的視角看，地殼深層有H2就不足為怪了。美國地質(zhì)調(diào)查局在一些公司財團和英國石油公司的支持下啟動了一個研究聯(lián)盟，美國能源高級研究署也啟動了一項價值2,000萬美元的天然氫研發(fā)計劃。許多風(fēng)險投資正涌向這些尋找天然H2的初創(chuàng)公司。美國地質(zhì)調(diào)查局一項未發(fā)表的研究表明，地球上可能儲存有1萬億噸氫氣，足以滿足未來數(shù)千年燃料和肥料不斷增長的需求。
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