神奇催化劑可使海水煉無限燃料

自馬漢的「海權論」出版以來,許多強國都認為海軍艦隊是重要的,艦隊確實是是國家力量的延伸,但是軍艦航程受限於燃料,除了少數核動力軍艦之外,大多數軍艦都必須定期補充油料。不過那麼有沒有辦法使海水變成燃料呢?確實有這方面的研究。

這項研究要先從水煤氣(synthesis gas 也叫合成氣)說起,1902年,法國化學家保羅·薩巴捷(Paul Sabatier)發現,一氧化碳加上氫氣,在高溫高壓條件下,可以在鈷鎳為催化劑的作用中生成甲烷,當時稱為人造瓦斯, 薩巴捷也被授予1912年諾貝爾化學獎。

1925年,德國化學家化學家費歇爾(Franz Joseph Emil Fische)和托羅普施(Hans Tropsch)共同開發更廉價的水煤氣製作法,稱為「費托法」(Fischer–Tropsch process)的,能夠將煤碳有效的轉成液態燃料,這對二戰時期的德國很有幫助,以費托法製作的燃料,佔到德國燃料總量的25%。

然而到了二戰後,由於石油開採更方便,熱量較低的水煤氣與費托法就沉寂了。

但是,如今大家都在談化石燃料減量,因此水煤氣又重新引起研究興趣。2014年,美國海軍研究實驗室(NRL)的希瑟·威洛(Heather Willauer)所領導的實驗團隊宣布,他們可以利用催化劑,將酸化海水(pH值低於6的海水),提取二氧化碳和氫氣,然後再以「反向水煤氣變換」(RWGS),將二氧化碳轉化為一氧化碳。接著就通過費托法,將一氧化碳轉化為液態烴。

不過,希瑟·威洛團隊所研發的RWGS催化劑「碳化鉬」,需要用到昂貴元素,而且在經歷幾次反應後,會迅速失去活性,因此之後的研發工作,都在調配更廉價的材料為主。

現在,相關研究似乎有了突破,羅徹斯特大學、美國海軍研究實驗室、匹茲堡大學和OxEon能源公司的跨界團隊,修改了催化劑配方,使整個過程變得更廉價。

團隊將鉀放入碳化鉬催化劑中,在為期10天的中試規模研究的連續運行過程中,沒有發現失活的跡象,而鉀是一種相當豐富的元素,海水裡中有大量的氯化鉀,也就是低鈉鹽。

研究員馬克‧帕羅索夫(Marc Porosoff)說,鉀有效降低了RWGS反應的閾能,而帶有凹槽和孔隙的γ氧化鋁,就像海綿一樣有助於確保碳化鉬催化劑粒,能夠保持分散狀態,從而最大程度地增加了可用於反應的表面積,兩種情況使得摻鉀的碳化鉬催化劑,有更好的適用性。

現在,研究團隊為了確定鉀促進的碳化鉬,是否也是良好的碳捕捉公工,他們將進行進一步的試驗,以測試催化劑暴露在工廠污染廢氣環境(常有汞、硫、鎘),是否仍具有穩定性,若是也通過測試,鉀-碳化鉬催化劑的功用就更大了,不但能夠「點海水成燃料」,還能「捕捉二氧化碳」,說不定將成為重要的能源變革。

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