煤炭在低溫狀態(tài)下轉(zhuǎn)化為電能的探索

 煤炭仍然是一種重要的能量來源。世界范圍內(nèi)的煤炭存儲(chǔ)量比石油和天然氣的存儲(chǔ)量要大。如果能夠屏棄傳統(tǒng)的火力發(fā)電廠燃燒煤炭，而是用更有效更環(huán)保的方式使煤炭中的能量釋放出來，我們就可以緩解煤炭燃燒造成大量污染帶來的壓力。George M. Whitesides和他的研究小組就致力于這個(gè)問題的研究。他們研制開發(fā)了一種低溫煤炭驅(qū)動(dòng)電池，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示低溫電池是目前正在廣泛研究的高溫電池的一個(gè)有效替代品。 

      在通常情況下，象煤炭，石油或者天然氣這些燃料都是更空氣中的氧氣結(jié)合而燃燒的。這種情況下，能量以熱能的形式釋放出來，產(chǎn)生大量蒸汽，蒸汽在汽輪機(jī)中膨脹，產(chǎn)生壓力，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電流。 

      直到現(xiàn)在，絕大多數(shù)燃料電池都是以氫氣為原料的，而氫氣是從原油，甲醇，甲烷中提取出來的。煤炭是否能夠?yàn)槿剂想姵靥峁┠芰磕兀吭诓蝗紵那闆r下從煤炭中提取能量的實(shí)驗(yàn)，但是一直都進(jìn)展不大---煤炭的溫度升高太慢造成氧化過程緩慢。高溫電池有可能是解決問題的一個(gè)途徑，但是也存在很多技術(shù)上的問題。 

       Whitesides和他的研究小組現(xiàn)在已經(jīng)找到了一個(gè)解決方法：一些金屬可以使煤炭快速氧化，研究者將煤粉漿與硫酸混合，加入3正價(jià)金屬離子。之后金屬離子只有2正價(jià)，將其余電子轉(zhuǎn)移到陽極正電子。這時(shí)金屬離子又可以再次加入到反應(yīng)之中。 

        Whitesides說，“我們的電池模型現(xiàn)在還是不現(xiàn)實(shí)的，但是這一模型證明，從理論上講，煤炭可以直接在低溫狀態(tài)下轉(zhuǎn)化為電能，這是象低溫電池邁進(jìn)的一小步。”