作者 吳苡婷

也許未來(lái),，我們將不再需要電網(wǎng)供電，煤電污染就此消失。一根根液體管道會(huì)通到千家萬(wàn)戶,，人類可以用這些液體發(fā)電滿足用電所需,。這不是癡人說夢(mèng)，在上海大學(xué)校園里,，一項(xiàng)前沿的科研正在進(jìn)行——

近期,，美國(guó)國(guó)家專利局批準(zhǔn)的中國(guó)人的一項(xiàng)名為“全固態(tài)室溫納米催化燃燒發(fā)電”的發(fā)明專利引起了世界范圍的廣泛關(guān)注，被國(guó)外眾多科學(xué)家認(rèn)為是“具有廣泛應(yīng)用前景的革命性新能源技術(shù)”,。這是一項(xiàng)什么樣的技術(shù),，它究竟蘊(yùn)含著何種理論基礎(chǔ)，將為人類帶來(lái)什么樣的變革,？日前記者前往了該發(fā)明專利的獲得者上海大學(xué)胡志宇教授所在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行采訪,。

能量最大限度被使用

我們平時(shí)的用能方式,，大部分都是以燃燒和高溫的方式獲取能量,。比如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度在1000度以上，汽油能量70%轉(zhuǎn)化為熱能浪費(fèi),，僅30%能量轉(zhuǎn)化為動(dòng)能得到了利用,。發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫高壓還會(huì)產(chǎn)生大量氧化氮?dú)怏w，其是形成酸雨主要成分,。

能否在室溫下,，在不大量排放熱能的前提下，讓能量得到最大限度的使用呢,？在胡志宇教授的實(shí)驗(yàn)室中,，這一切成了可能。他用鉑納米顆?？墒沟眉状?、乙醇或氫氣和空氣的混合物，在室溫條件下發(fā)生自動(dòng)可持續(xù)性的燃燒,，產(chǎn)生持續(xù)性地室溫放熱,。

記者見到，沾有鉑納米顆粒的玻璃纖維放到甲醇溶液上方,，玻璃纖維就開始出現(xiàn)火星和蒸汽,，但是燒的通紅的玻璃纖維放在手上卻一點(diǎn)也不覺得熱。

胡志宇教授告訴記者,，甲醇分子接觸到鉑納米顆粒催化劑后，就開始發(fā)生氧化反應(yīng),，放出能量,，但是由于在納米尺度下，所以熱能釋放僅僅局限于納米顆粒表面,，不會(huì)把熱量浪費(fèi)在加熱周邊環(huán)境,，熱能損耗降低了,。

更為神奇的是，當(dāng)鉑納米顆粒與由現(xiàn)代化的納微加工等高技術(shù)手段制造的熱電轉(zhuǎn)換單元結(jié)合在一起的時(shí)候,，只需要維持20度左右的溫差,，單位面積上的熱電子就能獲得足夠大動(dòng)能，電子如同機(jī)槍子彈般在正勢(shì)電勢(shì)場(chǎng)的引導(dǎo)下,，穿透一層納米結(jié)構(gòu)的絕緣材料,，從而產(chǎn)生持續(xù)輸出的定向電流。理論上的能量轉(zhuǎn)化效率可80%,，目前該實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)能達(dá)到40%-45%,。更為重要的是這種燃燒的速度可控，由于是納米尺度,，催化劑的用量非常小,。

成本被大幅度降低

胡志宇告訴記者，納米尺度的燃燒這一科研成果將大大降低人類的用電成本,。就拿甲醇來(lái)說,，其能量密度是6.3千瓦×小時(shí)/公斤，轉(zhuǎn)化效率可達(dá)40～50%,。今年1-6月,，全國(guó)甲醇產(chǎn)量合計(jì)為811萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)53.3%,，每噸是2000元左右,，還出現(xiàn)了一定積壓。只要批量生產(chǎn)出高效的熱電轉(zhuǎn)換單元,，2元的錢（1公斤）的甲醇能發(fā)電大約3度電能（1度電=1千瓦×小時(shí)）,，比由太陽(yáng)能光伏發(fā)電的成本低很多。也許若干年之后,，在諸多工程人員的努力下,，會(huì)出現(xiàn)這樣一副美好的用電場(chǎng)景。在原產(chǎn)地,，工作人員通過煤氣化得到大量的甲醇和乙醇,，然后將其通過管道輸送到千家萬(wàn)戶，家家戶戶都能實(shí)時(shí)發(fā)電,。過去的電網(wǎng)和為傳輸需要產(chǎn)生的交流電模式都將逐步消失,。

而目前最有價(jià)值的探索可能發(fā)生在化學(xué)電池的替代方面,。由于電池的制造工藝和原件的原因,，目前的五號(hào)電池價(jià)格在２元左右，其僅僅能夠提供1瓦每小時(shí)的電能。而用了納米尺度燃燒技術(shù)所制造的納米發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)將使得電池成本千倍下降,。

胡志宇介紹說,，甲醇、乙醇是非常安全的液體能源,，納米燃燒后產(chǎn)生的只有二氧化碳和水,。如同今天給汽車加汽油一樣，利用這項(xiàng)技術(shù),，今后只要把這些液體加注到裝備有納米發(fā)動(dòng)機(jī)的新一代電動(dòng)汽車中去,，就可以長(zhǎng)時(shí)間地提供持續(xù)電能，將為電動(dòng)汽車的廣泛普及提供基礎(chǔ),。

破解人類能量使用難題

甲醇,、乙醇是從煤、石油,、天然氣中提煉,，用的還是化學(xué)能，燃燒后還是會(huì)散發(fā)出二氧化碳,，不能完全解決碳減排的問題,。充分利用太陽(yáng)的能量才是胡志宇在科研上的最終目標(biāo)。在美國(guó)橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室工作時(shí),，胡志宇就經(jīng)常會(huì)盯著太陽(yáng)思索半天。他的夢(mèng)想是充分利用太陽(yáng)給予地球的能量,，滿足人類的能耗所需,。

這并非是天方夜譚,。胡志宇告訴記者,，太陽(yáng)主要給人類提供的是兩種能量，熱能和光能,，而熱能的總量大大超過光能,。目前太陽(yáng)能的研究之路出現(xiàn)了偏差。近年來(lái),，各國(guó)研究人員已經(jīng)認(rèn)識(shí)到,，不能依靠光伏太陽(yáng)能來(lái)滿足人類的能量所需，事實(shí)上,，根據(jù)國(guó)際能源署的報(bào)告,，2009年各國(guó)對(duì)于太陽(yáng)熱能（如太陽(yáng)能熱水器）的實(shí)際使用是光伏發(fā)電能量的6倍。但目太陽(yáng)熱能發(fā)電的科研進(jìn)展卻十分有限,。

胡志宇的設(shè)想是充分收集太陽(yáng)熱能，在相對(duì)很小的溫度差條件下，通過特殊構(gòu)建的納米尺度熱電轉(zhuǎn)換系統(tǒng),，將這些能量最高效率地轉(zhuǎn)化為電能,。

“到那時(shí)，大規(guī)模的燃燒將被中止,，有毒有害氣體將不再被排放,，地球的溫室效應(yīng)將逐步減弱，一個(gè)清潔美麗充滿生機(jī)的地球?qū)⒄宫F(xiàn)在我們的面前,?！焙居顚?duì)于技術(shù)的未來(lái)充滿信心。

本文2010年首發(fā)于上?？萍紙?bào)

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