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据美国《科学》杂志网站报道,纳米级别的金属微粒可以将植物糖转化为常规燃料,比如汽油。这不是什么神奇的炼金术,而是通过一些奇特的材料,把糖从植物形态变成汽油、柴油甚至是航空燃料。
威斯康辛-麦迪逊大学的化学工程师杜梅西克正在领导这项研究。这种化学反应是通过纳米级别的金属微粒生产出基于植物的汽油,从而取代来自石油的车用燃料。这项新技术的专利为威斯康辛-麦迪逊大学拥有。
乙醇是现在应用最广泛的生物燃料,但它要比汽油更难以储存和运输,纯乙醇对橡胶管和一些金属的腐蚀性很强,在运输时必须用不锈钢管道,以纯乙醇为燃料的发动机也需要改装。
另外,制造乙醇一般需要使用微生物进行发酵,整个过程需要数小时到数天,就像酿造啤酒一样。而新的反应过程将简单得多,因为其不需要保持微生物存活,把糖变成燃料只需要几分钟时间。
现在这一研究还不具备工业生产的规模,研究团队用实验室装置,可以将糖中65%的能量变成汽油。反应过程中的主要能量损失为气态乙烷或丙烷,但收集利用这些气体可以替代天然气。
转化过程的第一步用贵金属铂与铼的合金来触发。研究人员将厚度为2个纳米的这种合金附着在纯碳表面上,当植物糖水溶液在适当的温度和压力条件下流过铂-铼粒子时,金属原子就像催化剂一样切断糖的化学键,使氧原子释放出来,留下含有碳和氢的混合物,其中主要成分就是汽油和柴油。
这是一种全新的化学反应,杜梅西克的催化反应产生的分子可以直接取代制造塑料和其他材料的石油,也就是说,可以进一步通过普通催化反应生产燃料。现在的问题是贵金属成本,即生产燃料需要多少铂和铼。科学家们正在研究这些金属的催化作用,以便找到较便宜的金属来替代。
还有一个问题是从哪里获得糖,试验中使用的是山梨醇。虽然可以从生物质原料中获得糖,但这个过程既不简单也不便宜。从谷物和其他食品作物中获取糖,就将食品市场和能源市场绑在了一起,将造成全球食品价格上涨。
现在,整个生物燃料行业都在努力用“纤维质”植物取代谷物,但将纤维质降解成简单的糖不是一件简单的事。杜梅西克说:“我们仅做到将糖转化为汽油,但如何将植物纤维变成糖还需要做大量工作。”
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