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(jī)再次表明世界對可替代能源的迫切需求。在21世紀(jì)的車用能源中，氫的實(shí)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(jià)格以及運(yùn)輸成本，使其沒能進(jìn)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(qiáng)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(dá)到2500攝氏度，用來大規(guī)模提煉氫還不現(xiàn)實(shí)。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(yàn)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(yàn)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(jì)劃中也大派用場。因?yàn)閺难趸\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(xiàn)是在實(shí)驗(yàn)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(dá)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(yùn)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(yùn)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(diǎn)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(jià)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(diǎn)是人們可以就地提煉，省去了價(jià)格昂貴的運(yùn)輸費(fèi)用。卡車可將鋅粉運(yùn)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(diǎn)也很顯著，就是提煉過程十分清潔，當(dāng)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(jià)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(jī)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(kuò)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(shí)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(yuǎn)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(xiàng)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(rèn)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(dāng)量的反應(yīng)物是空氣中的氧氣。這種電池?zé)o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(dá)到一個非常高的溫度。
近期的能源危機(jī)再次表明世界對可替代能源的迫切需求。在21世紀(jì)的車用能源中，氫的實(shí)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(jià)格以及運(yùn)輸成本，使其沒能進(jìn)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(qiáng)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(dá)到2500攝氏度，用來大規(guī)模提煉氫還不現(xiàn)實(shí)。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(yàn)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(yàn)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(jì)劃中也大派用場。因?yàn)閺难趸\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(xiàn)是在實(shí)驗(yàn)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(dá)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(yùn)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(yùn)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(diǎn)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(jià)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(diǎn)是人們可以就地提煉，省去了價(jià)格昂貴的運(yùn)輸費(fèi)用。卡車可將鋅粉運(yùn)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(diǎn)也很顯著，就是提煉過程十分清潔，當(dāng)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(jià)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(jī)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(kuò)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(shí)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(yuǎn)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(xiàng)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(rèn)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(dāng)量的反應(yīng)物是空氣中的氧氣。這種電池?zé)o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(dá)到一個非常高的溫度。
