麻省理工學(xué)院的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一種生產(chǎn)氫燃料的新方法，只需使用蘇打罐、海水和咖啡渣即可。研究小組表示，這種化學(xué)反應(yīng)可以為吸入海水的海洋車(chē)輛的發(fā)動(dòng)機(jī)或燃料電池提供動(dòng)力。

氫是能源生產(chǎn)去碳化游戲中的重要角色--它燃燒清潔、能量密度高，在燃料電池中使用時(shí)，唯一的副產(chǎn)品就是水。但一個(gè)主要障礙是，它很難儲(chǔ)存和運(yùn)輸，因?yàn)槲⑿〉姆肿油鶗?huì)直接透過(guò)容器和管道泄漏。這不僅意味著損失，過(guò)量的氫還會(huì)對(duì)大氣造成嚴(yán)重破壞。

但是，基于麻省理工學(xué)院新技術(shù)的未來(lái)系統(tǒng)可以有效地在汽車(chē)內(nèi)按需生產(chǎn)氫氣。唯一需要運(yùn)輸和儲(chǔ)存的將是鋁粒，因?yàn)殇X粒更加穩(wěn)定，也更容易加工。

在測(cè)試中，將一粒僅重 0.3 克(0.01 盎司)的鋁粒放入新鮮的去離子水中，只需五分鐘就能產(chǎn)生 400 毫升氫氣。據(jù)研究小組估計(jì)，如果將其放大，一克鋁粒可在 5 分鐘內(nèi)產(chǎn)生驚人的 1.3 升(0.3 加侖)氫氣。

這種技術(shù)基于一個(gè)相當(dāng)簡(jiǎn)單的化學(xué)反應(yīng)：鋁與氧氣的反應(yīng)非常強(qiáng)烈。因此，當(dāng)你把它浸入水中時(shí)，它會(huì)迅速?gòu)腍2O中剝離出 O，留下氫分子冒出氣泡。問(wèn)題是，這個(gè)過(guò)程通常不會(huì)持續(xù)太久。在這個(gè)過(guò)程中，金屬表面會(huì)形成一層薄薄的氧化鋁，阻止下面的純鋁與氧氣發(fā)生進(jìn)一步的反應(yīng)。

以前的研究發(fā)現(xiàn)，摻入鎵等其他金屬可以在氧化鋁層形成時(shí)將其分解，從而達(dá)到剎車(chē)的效果。在這種情況下，研究小組用鎵和銦的合金對(duì)鋁顆粒進(jìn)行了預(yù)處理，從而使反應(yīng)能夠持續(xù)更長(zhǎng)時(shí)間。

將鋁粒浸入鎵和銦的合金中，使其"活化"。

一個(gè)潛在的缺點(diǎn)是鎵和銦既稀有又昂貴。但研究人員發(fā)現(xiàn)，在離子溶液中進(jìn)行反應(yīng)會(huì)使合金凝結(jié)成一種可以舀出再利用的形式。方便的是，海水就是一種離子溶液。

下一個(gè)問(wèn)題是，在海水中反應(yīng)速度要慢得多，需要大約兩個(gè)小時(shí)才能產(chǎn)生在淡水中五分鐘產(chǎn)生的氫氣量。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，最后一種令人驚訝的成分出現(xiàn)了。當(dāng)研究小組加入一些舊咖啡渣時(shí)，反應(yīng)明顯加快，又回到了五分鐘。經(jīng)過(guò)仔細(xì)觀察，發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵在于咪唑，這是咖啡因中的一種化合物。

研究人員提出，他們的配方是實(shí)用氫反應(yīng)器的基礎(chǔ)，尤其適用于為海洋車(chē)輛提供動(dòng)力。

這項(xiàng)研究的主要作者 Aly Kombargi 說(shuō)："這對(duì)船只或水下航行器等海上應(yīng)用來(lái)說(shuō)非常有趣，因?yàn)槟悴槐仉S身攜帶海水--海水唾手可得。我們也不必?cái)y帶氫氣罐。相反，我們可以運(yùn)輸鋁作為'燃料'，只需加水就能產(chǎn)生我們需要的氫氣。"

根據(jù)他們的計(jì)算，通過(guò)將周?chē)h(huán)境中的海水抽入一個(gè)裝有約 40 磅(18 千克)鋁丸的反應(yīng)堆，這個(gè)小型水下滑翔機(jī)可以連續(xù)運(yùn)行長(zhǎng)達(dá) 30 天。

康巴吉說(shuō)："我們展示了一種生產(chǎn)氫燃料的新方法，無(wú)需攜帶氫氣，而是攜帶鋁作為'燃料'。下一步是要弄清楚如何將其用于卡車(chē)、火車(chē)，甚至飛機(jī)。也許，我們可以從環(huán)境濕度中提取水來(lái)生產(chǎn)氫氣，而不必再攜帶水。"

這項(xiàng)研究發(fā)表在《細(xì)胞報(bào)告物理科學(xué)》(Cell Reports Physical Science)雜志上。