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/火线评论(记者于达维)水氢汽车南阳下线,被市委书记点赞的事情,在全国引发了一场“初中物理、化学有没有白学?”的大讨论。面对汹涌的质疑,曾经说这个车不用充电、不用加油、只喝水、全靠催化剂就能跑公里的庞青年,终于站出来说,这个车还是要加料的。什么料,原来就是铝合金。
我们前天已经差不多猜到了,在车上制氢的话,不消耗能量,就要消耗物质,而且不能只是水,可能是铝、钾、钠等活跃金属。(参见财新博客《水氢汽车南阳下线,中国真的不归牛顿管吗?》)当然和过于活跃而且成本较高的钾、钠相比,成本低廉的铝、镁是比较适合的“料”。
这么一说大家就明白了,他们造出来的并不是永动机,而使用铝合金制氢的方法也并不稀奇。如果追溯历史的话,甚至可以追溯到50年前位于美国纽约州约克镇海茨的IBM沃森研究中心。年,当时在这里主要从事半导体研究的杰里·伍德尔(JerryWoodall),发现铝和镓结合加上水能够产生氢气。当时伍德尔并没有太当回事,他们的主要研究目的是通过在半导体中掺杂各种物质,寻找最好的半导体。伍德尔完善了一个叫做液相外延的晶体培养方法过程,得到了异常纯净的砷化镓晶体,使得制造出高效的、适于广泛应用的红外光LED成为可能。
年,伍德尔和他的同事利用液相外延技术在砷化镓培养基上培育出另一种合金——砷铝化镓。以晶格匹配的砷铝化镓/砷化镓异质结为基础的复合半导体,可以用来制造发出非常鲜红红光的二极管。这种材料被应用到一系列新的电子设备中,包括CD播放器和光纤通信设备。年,他和哈罗德?哈弗(HaroldHovel)用他们新的异质结研发出一种高效的太阳能电池,能经受住太空严酷的环境,为绕轨道运行的宇宙飞船和卫星提供电力。
在沃森实验室近半个世纪的时间里,伍德尔与人合作取得了85项专利,在科学类期刊上发表了篇文章,连续30年获得了IBM的年度发明成就奖。他因为证明了第一个可行的异质结而获得了IBM的8万美元奖金,异质结作为两种半导体材料之间的一种界面,在激光、发光二极管和其他设备中都起着至关重要的作用。年,这位出生时只有一只健全的眼睛的半导体天才被美国总统布什授予美国国家技术奖(NationalMedalofTechnology),根据当时的估计,每年销售的50亿美元砷化镓半导体设备中,大约一半可以追溯到他的文章和专利。
直到成为普度大学电子和计算机工程教授后,伍德尔才开始去研究他曾经发现的产生氢气的新方法,他的研究集中在一种富含铝的合金(包含镓、铟和锡)上,它能与水反应产生氢气和氢氧化铝,反应中产生的氢氧化铝可以通过商业化电解回收其中的铝。
虽然和水反应生成氢气的物质是铝,但之所以需要使用铝合金而不是单质铝,是因为铝的表面非常容易形成氧化层,导致反应中止,添加镓、铟和锡等金属的目的就是阻止氧化层的生成,让反应一直持续下去,直到所有的铝都被用来产生氢气。如果开发出一项制造铝镓合金微粒的新工艺,这样就可以把合成微粒放到水箱中发生反应,从而产生需要的氢气量。伍德尔认为,利用此项技术制氢,将克服氢储存和运输两大障碍,具有广泛的能源潜在用途。而且在成本上,铝镓合金与水反应,铝变成氧化铝,废氧化铝可回收再处理成铝。通过铝的循环利用,这种方法的成本可以做到很低,与汽油相比极具竞争力。
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