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科学家发现了制造氢的快速配方

2013-12-09 21:41:01 来源:

来自法国里昂这个以烹调而闻名的城市的科学家们发现了一个可大量生产氢(H2)的快速配方。

这项突破性进展为制造用于推进火箭和用于为蓄电池样燃料电池供能的氢提供了一种更好的方法。在几十年时间里,它甚至可能帮助世界满足关键的能源需求——而不会带来造成温室效应和气候变化的碳排放。
它还对生命的丰富程度和分布有重大意义,有助于解释陆地和海床下深处以氢为食的惊人且广泛存在着的微生物群落。

描述如何极大地加速自然界制造氢的过程将是深碳观测站(DCO)的专家在美国地球物理学会(AGU)12月9日至13日召开的秋季年会上的诸多报告的一个重点。(见AUG网站上关于DCO科学家报告的信息)

法国克洛德 贝纳尔-里昂第一大学的Muriel Andreani、Isabelle Daniel和Marion Pollet-Villard发现了这个制造氢的快速配方。

在被叫做金刚石压腔的一种微小的高压锅里(内部微小的空间大约只有一个铅笔芯那么宽)把原料氧化铝、水以及矿物橄榄石混合起来。设定为200到300摄氏度和2千巴的压力——相当于在最深的海洋的深处的条件的两倍。持续24个小时。然后就成了。

Daniel博士解释说,当有压力的水遇到普遍存在的矿物橄榄石的时候,这种岩石与来自水(H2O)的氧(O)原子反应,把橄榄石转变成了另一种矿物——蛇纹石,它的特征是看上去像蛇的皮肤的鳞片状的绿褐色表面。这个过程还让氢分子(H2)与水中的氧分开。

科学家们感到很惊奇,因为他们发现这个反应在这个微小空间里是一夜之间完成的而不是像预计的那样在几个月时间里完成的。这个实验产生氢(H2)的速度是橄榄石天然“蛇纹石化”速度的7到50倍。

深碳观测站(DCO)的创始人之一、美国洛克菲勒大学的Jesse Ausubel说:“把这个过程扩大从而以一种无碳的方式满足全球能源需求将可能需要50年时间。但是不断增长的燃料电池对氢的市场需求可能有助于把这个过程拉入市场。”

Daniel博士补充说,迄今为止,岩石+水+压力的配方如何能制造出足够的氢从而支持深层恶劣环境盛产的大量的喜爱化学物质的微生物和其他形式的生命,这一直是一个科学之谜。

“我们相信这个蛇纹石化过程可能在许多行星上正在进行着——尤其是火星。”

“与此同时,由美国密歇根州立大学的Matt Schrenk和他的许多同事正在进行的深碳观测站(DCO)研究正在揭示出地球深层微生物的遗传组成。”

在美国地球物理学会年会上,他们将报告从地球的另一侧得到的深层采样的结果,这揭示出了一个深层地下微生物网络的神秘的证据。

Schrenk博士说:“容易理解不同海洋的鸟类或鱼类的相似性,但是思考相距1.6万公里的在坚硬岩石裂缝中的处于极深、高压和高温的几乎相同的微生物,这对想象力是一种挑战。”

在美国地球物理学会年会(AGU)的其他主要报告中,深碳观测站(DCO)的科研人员将介绍一种新的模型,它提供了关于地面下150公里或更深处极高压下的水/岩石相互作用的新见解,这个深度已经充分进入了地球的上地幔。迄今为止,大多数模型一直限制在15公里,是这个新模型探测深度的十分之一。

Dimitri Sverjensky博士的研究预计将会革新人们对地球深层水化学及其对多种地下过程的理解,这些过程包括金刚石形成、氢的积累、地幔的多种以碳、氮和硫为食的物种的输送、蛇纹石化、地幔脱气以及地球大气的起源。

这个5亿美元的全球深碳观测站(DCO)合作是由美国华盛顿卡内基研究院的资深科学家Robert Hazen领导的。

Hazen博士说:“把微生物、火山、岩石和矿物微结构、流体运动等领域的专家汇集在一起是前所未有过的。通常这些专家并不相互联系。把这样的多样性整合在同一个科学努力中,其结果是不断地创造新见解,而这些见解在深碳观测站(DCO)成立之前是不存在的。”

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