研究人员打造出可为潜艇提供30天动力的海水 - 氢反应器

氢是能源生产去碳化游戏中的重要角色--它燃烧清洁、能量密度高，在燃料电池中使用时，唯一的副产品就是水。但一个主要障碍是，它很难储存和运输，因为微小的分子往往会直接透过容器和管道泄漏。这不仅意味着损失，过量的氢还会对大气造成严重破坏。

但是，基于麻省理工学院新技术的未来系统可以有效地在汽车内按需生产氢气。唯一需要运输和储存的将是铝粒，因为铝粒更加稳定，也更容易加工。

在测试中，将一粒仅重 0.3 克（0.01 盎司）的铝粒放入新鲜的去离子水中，只需五分钟就能产生 400 毫升氢气。据研究小组估计，如果将其放大，一克铝粒可在 5 分钟内产生惊人的 1.3 升（0.3 加仑）氢气。

这种技术基于一个相当简单的化学反应：铝与氧气的反应非常强烈。因此，当你把它浸入水中时，它会迅速从H2O中剥离出 O，留下氢分子冒出气泡。问题是，这个过程通常不会持续太久。在这个过程中，金属表面会形成一层薄薄的氧化铝，阻止下面的纯铝与氧气发生进一步的反应。

以前的研究发现，掺入镓等其他金属可以在氧化铝层形成时将其分解，从而达到刹车的效果。在这种情况下，研究小组用镓和铟的合金对铝颗粒进行了预处理，从而使反应能够持续更长时间。

将铝粒浸入镓和铟的合金中，使其"活化"。 托尼-普尔索尼

一个潜在的缺点是镓和铟既稀有又昂贵。但研究人员发现，在离子溶液中进行反应会使合金凝结成一种可以舀出再利用的形式。方便的是，海水就是一种离子溶液。

下一个问题是，在海水中反应速度要慢得多，需要大约两个小时才能产生在淡水中五分钟产生的氢气量。通过实验，最后一种令人惊讶的成分出现了。当研究小组加入一些旧咖啡渣时，反应明显加快，又回到了五分钟。经过仔细观察，发现关键在于咪唑，这是咖啡因中的一种化合物。

研究人员提出，他们的配方是实用氢反应器的基础，尤其适用于为海洋车辆提供动力。

这项研究的主要作者 Aly Kombargi 说："这对船只或水下航行器等海上应用来说非常有趣，因为你不必随身携带海水--海水唾手可得。我们也不必携带氢气罐。相反，我们可以运输铝作为'燃料'，只需加水就能产生我们需要的氢气。"

根据他们的计算，通过将周围环境中的海水抽入一个装有约 40 磅（18 千克）铝丸的反应堆，这个小型水下滑翔机可以连续运行长达 30 天。

康巴吉说："我们展示了一种生产氢燃料的新方法，无需携带氢气，而是携带铝作为'燃料'。下一步是要弄清楚如何将其用于卡车、火车，甚至飞机。也许，我们可以从环境湿度中提取水来生产氢气，而不必再携带水。"

这项研究发表在《细胞报告物理科学》（Cell Reports Physical Science）杂志上。该反应的演示可以在下面的视频中看到。