能源与科技：环保的固态氢气

氢能是完全无污染的可再生能源，也是最理想的绿色可再生资源。但是，如何将氢储存在汽车、火车等交通工具上呢？这就是使用氢能的最大难题之一。迄今为止，世界上依然没有一种合适的方法能很好地解决这一难题。

能源是人类生存发展的根本保证。随着世界人口的不断增长，人们对能源的需求量也在与日俱增，一些煤、石油、天然气等不可再生资源的损耗也越来越多，由于化石燃料是不可再生资源，其储量也是有限的，并且大量使用化石燃料还对生态环境造成了严重污染，为了争夺越来越少的化石燃料，还导致了国与国之间、地区与地区之间的政治经济纠纷，甚至还发生了冲突和战争。因此全世界都很重视探寻和开发新能源，而在新能源中，可再生能源是人们研究的热点。其中可再生能源包括：太阳能、风能、水力能、潮汐能、波浪能和地热能等，它们都需要具有“可储存”特性的氢作为载体的储罐。

氢气可以像天然气一样用水密封进行低压储存，但由于氢气的密度太低，该方法仅适用于对氢气的大规模储存。随着科学技术的快速发展，人们对氢能的利用似乎出现了转机。据美国华盛顿卡内基研究所的温迪·麦克和她的同事研究发现：氢分子在足够高的压力下，可以被压缩到用冰做的“笼子”内。由于氢的分子太小，很容易在“冰笼”里随便进出，它不像甲烷等分子较大的气体，可以被轻易地“关押”在“冰笼”里，因此，氢分子的“关押”问题一直是困扰研究人员的难题。不过经过实验证明，如果在压力足够高的情况下，氢分子就会成双成对或4个一组地被装进“冰笼”中。

为了使氢分子产生冰的“笼形物”，研究人员最初把氢和水的混合物施加到2000个大气压，刚开始时，氢和冰是分离开的，而且氢在冰的周围还形成了气泡；但当温度下降到零下24℃时，水和氢就融合成了“笼形物”。一旦“笼形物”形成了，就能够用液氮作为冷却剂在低压下储存氢。目前，在一般情况下，氢能汽车必须使用液态氢才能正常使用，而液态氢又必须在-253℃的极低温度下才能保存，这就必须要使用既复杂又昂贵的液氦冷却系统。这两种方法相比，液氮的成本要低得多，因此该方法就具有良好的发展前景。

用“冰笼”储存氢作为人们可以利用的能源，其燃烧后的唯一副产品是水，美国匹兹堡大学的一个研究小组报道了用光可以把水分解成乱和氧的重大突破。科学家利用改良后的二氧化钛作为催化剂涂层涂在半导体芯片上。经研究之后发现，当使二氧化钛在天然气火焰中蒸发的时候，火焰中的某些碳原子会进入二氧化钛，这就使利用光化学方法分解水的效率提高到了11%，比以前的效率增加了10倍，这可能将导致一种用太阳能直接生产氢燃料的方法诞生。

上述两项研究成果使人类向能够广泛使用氢能的目标前进了一大步。科学家们认为，氢可以在“笼子”中冷藏可能是自然界始终都存在的事情。天文学家曾指出，小行星、彗星以及木星的多冰卫星等小型天体可能损失了其曾经含有的氢，在现在看来，这些天体上的冰中可能会隐藏有大量的氢，将来的某一天，人类可能会用这些氢作为在星际间旅行的火箭燃料。相信随着科学技术的不断进步，目前在氢的应用中所存在的成本过高、储存困难、安全系数低、可能带来的生态破坏导问题都会得到很好的解决。21世纪是大力发展以氢能源为新能源的经济世纪，氢能源也必将为人们带来个无污染的、绿色环保的繁荣世界。