據(jù)Physorg網(wǎng)9月11日消息,，以色列,、瑞士,、瑞典、和法國科學(xué)家合作發(fā)明出具有革命意義的制氫技術(shù)——通過把太陽能作為加熱資源,，結(jié)合高純度鋅能便利地從水中分解出氫。新技術(shù)可將氫能源簡單快捷地應(yīng)用于日常生活中,，緩解人類對石油的依賴,，減少環(huán)境污染。
近期的能源危機再次表明世界對可替代能源的迫切需求,。在21世紀的車用能源中,，氫的實用前景十分廣闊，并有可能替代石油。作為水的元素之一,，氫幾乎是一種取之不盡的能源,，并且燃燒后對空氣毫無污染，比幾乎所有已知的能源更高效,。這種優(yōu)質(zhì)可替代石油的能源由于驚人的提煉價格以及運輸成本,，使其沒能進入國際能源市場主流。
水是氫能的主要來源,。目前,，電解水方法是最流行的氫提煉方法。它依靠強電流分解水分子而得到氫,。其操作過程簡單,，但需要大量的電能投入，人們還不能承受大規(guī)模提煉氫能源的電能消耗,。
水的熱分解方法也能得到氫,，但需要溫度達到2500攝氏度，用來大規(guī)模提煉氫還不現(xiàn)實,。很多年前的研究發(fā)現(xiàn),，高純度的鋅可以從水中攝取氧分子，氫也相應(yīng)從水分子中分解出來,。這個過程要求的溫度只有350攝氏度,。
鋅在世界金屬產(chǎn)量中僅此于鐵、鋁,、銅,，排名第四，儲量相對豐富,。是理想的氫提煉原料,。目前的問題是，工業(yè)化提煉高純度的鋅是通過電解法,，或是熔爐提煉法分解氧化鋅得到的,。兩種方法需要的熱能或是電能，都是依靠大量燃燒礦石取得的,，都屬高耗能,、高污染產(chǎn)業(yè)。
太陽能作為氧化鋅中提煉高純度鋅的可靠能源已被正式提上議題,。為了驗證可行性,，歐盟和瑞士聯(lián)邦科學(xué)教育部在2004年聯(lián)合在瑞士境內(nèi)構(gòu)建了兩處試驗基地，分別是位于Villigen的45kW太陽爐,，以及Zurich的75kW太陽模擬器,，此外,，世界最大的太陽能研究設(shè)備：位于以色列的一兆瓦輸出量太陽能板發(fā)電設(shè)施也在此次計劃中也大派用場。因為從氧化鋅中提煉鋅的過程需要1700攝氏度的高溫,，所以要投入大量的熱能,。以色列魏茨曼研究所的科學(xué)家在煤里加入少些碳，可以將鋅的提煉溫度降至更易操作的1200攝氏度,。將來,，科學(xué)家們有希望將生物質(zhì)能替代煤炭作為供熱原料，提煉過程做到零污染,。
這些科學(xué)家真正的貢獻是在實驗過程中,，利用魏茨曼研究所的Solzinc太陽能反應(yīng)堆設(shè)備，可以平均每小時提煉多達五十公斤高純度鋅,。這說明在工業(yè)上,，大批量提煉鋅將成為可能。這套設(shè)備有十分高效的能量循環(huán)系統(tǒng),，操作簡單,。開采出的氧化鋅被運送到Solzinc太陽能反應(yīng)堆裝置內(nèi)，裝置內(nèi)添加了少許煤,，再把該反應(yīng)堆放到塔頂?shù)奶栐顑?nèi),。塔下分布的太陽反射板陣列（電腦控制的高反射鏡面）隨太陽移動，把陽光聚焦到塔頂上的太陽灶鏡面上,，灶內(nèi)生成高溫,。在溫度超過1200攝氏度以后，氧化鋅分解成鋅和氧氣,，氧氣與碳結(jié)合生成的二氧化碳被釋放,。留下的鋅在冷卻后成粉狀，適合操作和運輸,。相同的工序同樣可應(yīng)用在氫的提煉上，只要把鋅粉放入水中,，溫度控制在攝氏350度,。水分子中脫離出的氧與鋅結(jié)合再次反應(yīng)生成氧化鋅，反應(yīng)的副產(chǎn)品釋就是純凈氫,。
此提煉方法優(yōu)于上文列舉的幾種提煉法,。首先也是最重要的一點是這種提煉法使用的能源為可再生能源——太陽能。還有,，最主要的提煉材料是價格低廉的鋅氧化物,，在提煉氫的最后一步還能再生出這種物質(zhì)，可謂用之不竭,。另一個顯著優(yōu)點是人們可以就地提煉,，省去了價格昂貴的運輸費用。卡車可將鋅粉運送到燃料工廠,，在那里經(jīng)過簡單的蒸汽加工得到所需的氫,。最后一個優(yōu)點也很顯著，就是提煉過程十分清潔,，當生物質(zhì)能完全代替煤以后,，整個提煉過程完全無污染。
現(xiàn)在“價格昂貴”的問題被提了出來：提煉氫的工程如此簡單高效,，我們?yōu)槭裁床荒茉诩佑驼纠锺R上購買到氫燃料呢,？原因有以下幾方面：首先，缺少銷售機構(gòu),。目前市面上幾乎沒有“氫加油站”,，導(dǎo)致氫燃料汽車同樣無法擴展市場。五至十年后這種狀況會有所改善,，但需要政府以及能源領(lǐng)域的大量投資,。
其次，這個構(gòu)想的實現(xiàn)還需要市場上有大量現(xiàn)成的成品氫,，而魏茨曼研究所的Solzinc太陽能反應(yīng)堆裝置還遠未普及,。該所太陽能研究小組組長Michael Epstein在接受記者采訪時解釋道，目前是能源產(chǎn)業(yè)部門決定是否將這項新技術(shù)全面市場化的時候了,。他設(shè)想要用八至十年的時間,，利用鋅，以及相關(guān)器械設(shè)備大批量提煉氫的時代才會真正到來,。在此期間,，Epstein認為，在別的領(lǐng)域,，鋅可被更快捷的得到利用,，例如電池領(lǐng)域出現(xiàn)的鋅空電池。該電池和一般電池相似,，但它大部分電化學(xué)當量的反應(yīng)物是空氣中的氧氣,。這種電池無毒，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,，也不易燃,。
世界上最大的電腦控制太陽能板陣列，位于以色列魏茨曼研究所內(nèi),。該陣列可將收集到的太陽能反射到特定區(qū)域,，該區(qū)域的溫度可達到一個非常高的溫度。
近期的能源危機再次表明世界對可替代能源的迫切需求,。在21世紀的車用能源中,，氫的實用前景十分廣闊，并有可能替代石油。作為水的元素之一,，氫幾乎是一種取之不盡的能源,，并且燃燒后對空氣毫無污染，比幾乎所有已知的能源更高效,。這種優(yōu)質(zhì)可替代石油的能源由于驚人的提煉價格以及運輸成本,，使其沒能進入國際能源市場主流。
水是氫能的主要來源,。目前,，電解水方法是最流行的氫提煉方法。它依靠強電流分解水分子而得到氫,。其操作過程簡單,，但需要大量的電能投入，人們還不能承受大規(guī)模提煉氫能源的電能消耗,。
水的熱分解方法也能得到氫,，但需要溫度達到2500攝氏度，用來大規(guī)模提煉氫還不現(xiàn)實,。很多年前的研究發(fā)現(xiàn),，高純度的鋅可以從水中攝取氧分子，氫也相應(yīng)從水分子中分解出來,。這個過程要求的溫度只有350攝氏度,。
鋅在世界金屬產(chǎn)量中僅此于鐵、鋁,、銅,，排名第四，儲量相對豐富,。是理想的氫提煉原料,。目前的問題是，工業(yè)化提煉高純度的鋅是通過電解法,，或是熔爐提煉法分解氧化鋅得到的,。兩種方法需要的熱能或是電能，都是依靠大量燃燒礦石取得的,，都屬高耗能,、高污染產(chǎn)業(yè)。
太陽能作為氧化鋅中提煉高純度鋅的可靠能源已被正式提上議題,。為了驗證可行性,，歐盟和瑞士聯(lián)邦科學(xué)教育部在2004年聯(lián)合在瑞士境內(nèi)構(gòu)建了兩處試驗基地，分別是位于Villigen的45kW太陽爐,，以及Zurich的75kW太陽模擬器,，此外,，世界最大的太陽能研究設(shè)備：位于以色列的一兆瓦輸出量太陽能板發(fā)電設(shè)施也在此次計劃中也大派用場。因為從氧化鋅中提煉鋅的過程需要1700攝氏度的高溫,，所以要投入大量的熱能,。以色列魏茨曼研究所的科學(xué)家在煤里加入少些碳，可以將鋅的提煉溫度降至更易操作的1200攝氏度,。將來,，科學(xué)家們有希望將生物質(zhì)能替代煤炭作為供熱原料，提煉過程做到零污染,。
這些科學(xué)家真正的貢獻是在實驗過程中,，利用魏茨曼研究所的Solzinc太陽能反應(yīng)堆設(shè)備，可以平均每小時提煉多達五十公斤高純度鋅,。這說明在工業(yè)上,，大批量提煉鋅將成為可能。這套設(shè)備有十分高效的能量循環(huán)系統(tǒng),，操作簡單,。開采出的氧化鋅被運送到Solzinc太陽能反應(yīng)堆裝置內(nèi)，裝置內(nèi)添加了少許煤,，再把該反應(yīng)堆放到塔頂?shù)奶栐顑?nèi),。塔下分布的太陽反射板陣列（電腦控制的高反射鏡面）隨太陽移動，把陽光聚焦到塔頂上的太陽灶鏡面上,，灶內(nèi)生成高溫,。在溫度超過1200攝氏度以后，氧化鋅分解成鋅和氧氣,，氧氣與碳結(jié)合生成的二氧化碳被釋放,。留下的鋅在冷卻后成粉狀，適合操作和運輸,。相同的工序同樣可應(yīng)用在氫的提煉上，只要把鋅粉放入水中,，溫度控制在攝氏350度,。水分子中脫離出的氧與鋅結(jié)合再次反應(yīng)生成氧化鋅，反應(yīng)的副產(chǎn)品釋就是純凈氫,。
此提煉方法優(yōu)于上文列舉的幾種提煉法,。首先也是最重要的一點是這種提煉法使用的能源為可再生能源——太陽能。還有,，最主要的提煉材料是價格低廉的鋅氧化物,，在提煉氫的最后一步還能再生出這種物質(zhì)，可謂用之不竭,。另一個顯著優(yōu)點是人們可以就地提煉,，省去了價格昂貴的運輸費用。卡車可將鋅粉運送到燃料工廠,，在那里經(jīng)過簡單的蒸汽加工得到所需的氫,。最后一個優(yōu)點也很顯著，就是提煉過程十分清潔,，當生物質(zhì)能完全代替煤以后,，整個提煉過程完全無污染。
現(xiàn)在“價格昂貴”的問題被提了出來：提煉氫的工程如此簡單高效,，我們?yōu)槭裁床荒茉诩佑驼纠锺R上購買到氫燃料呢,？原因有以下幾方面：首先，缺少銷售機構(gòu),。目前市面上幾乎沒有“氫加油站”,，導(dǎo)致氫燃料汽車同樣無法擴展市場。五至十年后這種狀況會有所改善,，但需要政府以及能源領(lǐng)域的大量投資,。
其次，這個構(gòu)想的實現(xiàn)還需要市場上有大量現(xiàn)成的成品氫,，而魏茨曼研究所的Solzinc太陽能反應(yīng)堆裝置還遠未普及,。該所太陽能研究小組組長Michael Epstein在接受記者采訪時解釋道，目前是能源產(chǎn)業(yè)部門決定是否將這項新技術(shù)全面市場化的時候了,。他設(shè)想要用八至十年的時間,，利用鋅，以及相關(guān)器械設(shè)備大批量提煉氫的時代才會真正到來,。在此期間,，Epstein認為，在別的領(lǐng)域,，鋅可被更快捷的得到利用,，例如電池領(lǐng)域出現(xiàn)的鋅空電池。該電池和一般電池相似,，但它大部分電化學(xué)當量的反應(yīng)物是空氣中的氧氣,。這種電池無毒，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,，也不易燃,。
世界上最大的電腦控制太陽能板陣列，位于以色列魏茨曼研究所內(nèi),。該陣列可將收集到的太陽能反射到特定區(qū)域,，該區(qū)域的溫度可達到一個非常高的溫度。
