本報綜合報道 最新一期《自然》雜志報道了美國賓西法尼亞州立大學(xué)教授格蘭姆斯的“水變油”實(shí)驗：賓西法尼亞大學(xué)操場(chǎng)內，研究者將二氧化碳和水蒸氣裝入一種納米試管中，在光的作用下，開(kāi)始發(fā)生化學(xué)反應，轉化成俗稱(chēng)“天然氣”的甲烷。

　　“水變油”技術(shù)成真

　　原本只會(huì )在科幻片中出現的“水變油”技術(shù)發(fā)明者是賓西法尼亞州立大學(xué)材料工程學(xué)教授格蘭姆斯及其同事。“這是一個(gè)相當艱難的項目，我們的研究超過(guò)一年半，而且是在完全沒(méi)有先例參考的情況下完成的。”格蘭姆斯說(shuō)。在他之前，已有科學(xué)家提出用二氧化鈦納米顆粒催化反應，但催化效果并不明顯。而格蘭姆斯經(jīng)過(guò)無(wú)數次失敗嘗試，終于發(fā)現當水蒸氣和二氧化碳通過(guò)二氧化鈦納米管，同時(shí)引入氮氣，另外在納米管的表面負載了銅和鉑的納米顆粒，生成碳氫化學(xué)物的速度比以前快了20倍左右。

　　在開(kāi)始“水變油”研究項目前，格蘭姆斯發(fā)明了一種名叫“利用可見(jiàn)光分解水”的新技術(shù)，這為“水變油”提供了基礎的技術(shù)保障。

　　“每克二氧化鈦納米管，大約每小時(shí)生成160毫升碳氫化學(xué)物。這個(gè)反應速率至少要快于先前在紫外線(xiàn)下得到的結果20倍。”，格蘭姆斯指出，在整個(gè)反應后期，銅和鉑催化作用明顯，但由于鉑的價(jià)格昂貴，如何減少鉑含量而使得催化效果不變，仍值得研究。

　　目前催化劑效率仍低

　　當問(wèn)及格蘭姆斯是否擔心“水變油”技術(shù)對于能源行業(yè)的顛覆性影響，他的回答卻頗為謹慎，他承認目前催化劑的效率仍然很低，“目前為止，我們還不具備拯救人類(lèi)的能力”。

　　但格蘭姆斯對未來(lái)的研究持樂(lè )觀(guān)態(tài)度。他向記者講述了他未來(lái)的三步計劃：第一步是給納米管安裝感應器，讓它更好地起到光導作用；再者，通過(guò)在納米管的表面更平均地沉淀銅納米顆粒；第三，使用實(shí)惠的太陽(yáng)能光電板，這樣一來(lái)，可以更長(cháng)時(shí)間給薄膜照明。結合其他一些改進(jìn)，轉化速率還能成倍提高。

　　格蘭姆斯還指出，“水變油”技術(shù)順帶提供給二氧化碳一個(gè)絕佳的處理方式。“我相信如果有一個(gè)集中的二氧化碳來(lái)源，就像煤電廠(chǎng)一樣，這個(gè)生產(chǎn)工藝就能得到工業(yè)應用。”

　　4人組實(shí)現“水變油”

　　研發(fā)主管：格蘭姆斯

　　研究員：瓦吉斯

　　研究助理：拉騰帕

　　納米管研究員：帕羅斯

　　■ 擔憂(yōu)

　　科幻片里曾這么說(shuō)，“水變油”技術(shù)是好事，但社會(huì )的能源支柱是石油。如果“水變油”技術(shù)向外公布，石油產(chǎn)業(yè)會(huì )在一夜之間倒閉！美國股市會(huì )崩盤(pán)！金融體系將會(huì )癱瘓！整個(gè)社會(huì )將陷于騷亂！所以“水變油”技術(shù)必須被雪藏，等到石油耗竭時(shí)，才可以問(wèn)世。

　　■ 操作

　　2008年夏天，格蘭姆斯在賓西法尼亞州立大學(xué)進(jìn)行實(shí)驗。

　　首先，他向鋼管內通入二氧化碳和水蒸氣，用納米管薄膜覆蓋住儀器的后部，然后在容器頂部安裝石英窗戶(hù)使陽(yáng)光進(jìn)入。隨后，把這個(gè)封閉的儀器在天氣好的時(shí)候放置在室外的校園內。“當陽(yáng)光照射在納米管上時(shí)，納米管釋放出高能量的載荷子，使得水分子分解為氫氧自由基和氫離子。當二氧化碳分解后的產(chǎn)物——氧氣、一氧化碳和氫氣后，就反應生成了甲烷和水。”