在上海世博園區(qū)內(nèi)外，一些加氫站已經(jīng)建成，它們是為服務(wù)世博會(huì)的氫燃料汽車(chē)服務(wù)的。眾所周知，氫燃料是一種高效的清潔能源，它的原料是水，燃燒后的產(chǎn)物也是水。然而，令能源公司頭疼的是氫燃料的生產(chǎn)成本極為昂貴，因此科學(xué)家們想各種方法來(lái)降低氫能源的生產(chǎn)成本。
獲得氫燃料的方法有很多種，比如分解水、裂解石油和煤、分解植物等，但是最環(huán)保而且最可持續(xù)的方法還是電解水，因?yàn)樗鳛闅淠茉吹脑鲜强梢匝h(huán)利用的。能源公司從大自然中獲取水分解成氫燃料，氫燃料燃燒后變成水回到大自然。更妙的是，用水分解獲得氫燃料不但不會(huì)產(chǎn)生污染物，而且會(huì)生成氧氣這種很好的工業(yè)原料；而氫燃料燃燒后也不會(huì)生成污染物。
然而，氫燃料不能夠自然獲得，它也需要用能源分解水才能獲得。這聽(tīng)起來(lái)似乎有些多此一舉，因?yàn)槎嗔艘粋€(gè)環(huán)節(jié)就多了能耗，有了能源直接利用不是更合算嗎？為何要制造氫燃料呢？這是因?yàn)橐恍┨厥鈭?chǎng)合（比如奧運(yùn)會(huì)、世博會(huì)、大城市）的人口流量大，氫能源可以保障這些場(chǎng)合小環(huán)境的大氣潔凈度，可以有效地保障人口密集區(qū)域的人們的身體健康。氫作為二次能源有很突出的優(yōu)點(diǎn)，比如，壓縮的氫燃料體積小，重量輕，燃燒值高，便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸。
美國(guó)的研究人員提出一種新的設(shè)想，利用病毒制造氫能源，能夠降低生產(chǎn)成本。
新設(shè)想的提出者是美國(guó)女科學(xué)家安琪拉·貝爾徹（AngelaBelcher），她在麻省理工學(xué)院從事材料化學(xué)方面的研究。她領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)模擬植物利用太陽(yáng)光分解水制造自身生長(zhǎng)所需能源的原理，對(duì)一種病毒進(jìn)行了基因改造，同時(shí)將其作為生物支架，將一些納米組件搭建在一起，最終把水分子分解成了氫原子和氧原子，也就獲得了我們所需要的氫燃料。
既然氫能源被稱為清潔能源，如果用傳統(tǒng)能源（如石油、火電）來(lái)生產(chǎn)，這些能源本身會(huì)釋放污染物，它們所生產(chǎn)的氫能源就不能算是綠色清潔能源。
因此，獲得氫能源的最好方法還是用綠色能源（如太陽(yáng)能、風(fēng)能等）來(lái)分解水。目前，用得比較多的是用太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生的電力來(lái)分解水。然而，太陽(yáng)能電池板本身造價(jià)很高。貝爾徹表示，如果利用一些經(jīng)過(guò)基因改造的病毒來(lái)分解水，就減少了不少中間環(huán)節(jié)，制造成本可以大大降低。
研究人員選取的病毒名為M13，這是從一種細(xì)菌中提取的病毒，對(duì)人體健康沒(méi)有影響。研究人員對(duì)這種病毒進(jìn)行基因改造后，再讓它吸附一個(gè)催化劑分子氧化銥和一個(gè)吸光物質(zhì)鋅卟啉，吸光物質(zhì)源源不斷地將陽(yáng)光沿著病毒傳遞。在這樣一個(gè)過(guò)程中，病毒充當(dāng)了太陽(yáng)能的傳輸通道，可以把太陽(yáng)能從吸光物質(zhì)傳輸?shù)酱呋瘎?。在催化劑和太?yáng)能的共同作用下，水就分解成了氫氣和氧氣。把氫氣進(jìn)行液化和壓縮，就變成了高效清潔的綠色能源。
然而，研究人員在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的氫能生產(chǎn)之后，傳輸太陽(yáng)能的病毒“通道”從線狀變成了團(tuán)狀，就像是一團(tuán)亂麻，自然不能很好地傳輸太陽(yáng)能了，氫氣的生產(chǎn)效率大大降低。研究人員又想了很多辦法來(lái)克服這個(gè)難題，最終將這些病毒變成凝膠狀態(tài)封入一個(gè)膠囊內(nèi)，因此它們能夠保持原有的狀態(tài)，從而維持了氫能生產(chǎn)過(guò)程中的穩(wěn)定性和有效性。
比起太陽(yáng)能電池板分解氫氣，用病毒制造氫氣的效率提高了4倍。目前，從水中分離出的氫被分成質(zhì)子和電子。研究人員正在進(jìn)行第二步攻關(guān)，將這些質(zhì)子和電子變成氫原子或者氫分子。該研究團(tuán)隊(duì)也希望找到更常見(jiàn)、更便宜的物質(zhì)來(lái)做催化劑，替代昂貴而稀少的銥。有關(guān)專家表示，氫能源最終大規(guī)模生產(chǎn)可能得靠生物方法，而利用病毒生產(chǎn)氫氣是氫能源領(lǐng)域內(nèi)的重大進(jìn)展。我們相信，有了如貝爾徹等眾多科學(xué)家的努力，一個(gè)潔凈的氫能源時(shí)代即將到來(lái)。
氫能汽車(chē)：最清潔的交通工具
以氫氣代替汽油作汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料，已經(jīng)過(guò)日本、美國(guó)、德國(guó)等許多汽車(chē)公司的試驗(yàn)，技術(shù)是可行的，目前主要是廉價(jià)氫的來(lái)源問(wèn)題。氫是一種高效燃料，每公斤氫燃燒所產(chǎn)生的能量為33.6千瓦小時(shí)，幾乎等于汽油燃燒的2.8倍。氫氣燃燒不僅熱值高，而且火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?，點(diǎn)火能量低（容易點(diǎn)著），所以氫能汽車(chē)比汽油汽車(chē)總的燃料利用效率可高20％。并且，氫燃燒后主要生成物是水，只有極少的氮氧化物，絕對(duì)沒(méi)有汽油燃燒時(shí)產(chǎn)生的一氧化碳、二氧化碳和二氧化硫等污染環(huán)境的有害成分。氫能汽車(chē)是最清潔的理想交通工具。
氫能汽車(chē)的供氫問(wèn)題，目前是以金屬氫化物為貯氫材料，釋放氫氣所需的熱量可由發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水和尾氣余熱提供。現(xiàn)在有兩種氫能汽車(chē)，一種是全燃?xì)淦?chē)，另一種為氫氣與汽油混燒的摻氫汽車(chē)。摻氫汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)只要稍加改變或不改變，即可提高燃料利用率和減輕尾氣污染。使用摻氫5％左右的汽車(chē)，平均熱效率可提高15％，節(jié)約汽油30％左右。因此，近期多使用摻氫汽車(chē)，待氫氣可以大量供應(yīng)后，再推廣全燃?xì)淦?chē)。德國(guó)奔馳汽車(chē)公司已陸續(xù)推出各種燃?xì)淦?chē)，其中有面包車(chē)、公共汽車(chē)、郵政車(chē)和小轎車(chē)。以燃?xì)涿姘?chē)為例，使用200公斤鈦鐵合金氫化物為燃料箱，代替65升汽油箱，可連續(xù)行車(chē)130多公里。德國(guó)奔馳公司制造的摻氫汽車(chē)，可在高速公路上行駛，車(chē)上使用的儲(chǔ)氫箱也是鈦鐵合金氫化物。
摻氫汽車(chē)的特點(diǎn)是汽油和氫氣的混合燃料能改善整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒狀況。在中國(guó)，許多城市交通擁擠，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)多處于部分負(fù)荷下運(yùn)行、采用摻氫汽車(chē)尤為有利。特別是有些工業(yè)余氫未能回收利用，若作為摻氫燃料，其經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益都是可取的。
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