Science 版 (精华区)

发信人: emacs (被淹死的鱼), 信区: Science
标  题: 《新疆域》燃料
发信站: 哈工大紫丁香 (2002年06月15日15:53:06 星期六), 站内信件


                            燃料

    火是人类除自身肌肉之外使用的最早的能源，周围随便什么地方
都能容易地找到燃料，点燃它就能得到火。我们可以开发其他能源，
但简单的能量获取方式，如燃烧燃料，也总是需要的。科学家一直在
寻找更好、更方便，且不易耗尽的燃料。

    几乎所有的燃料都含有碳原子或氢原子或两者兼有。碳和氢与氧
化合产生光和热，而且这三种原子在自然界普遍存在。

    人类使用最早的燃料是木材，在很小的程度上还使用动植物脂肪
和油。木材、脂肪和油都含有碳、氢原子，属于可再生燃料，因为在
消耗的同时自然界会成倍地生成更多的木材、脂肪和油加以补充。

    但情况并不总是如此。随着人口的增长及人类技术的进步，对燃
料的需求量越来越大，总的来说，烧掉的或为了其他目的用掉的燃料
超过了生成的数量。森林开始逐渐减少。

    的确，人类要不是开始使用煤、石油和天然气这类新型燃料，也
不会有工业革命，因为这期间对燃料的需求成倍增长。煤是由几亿年
前的木头残骸形成的，主要成分是碳，还有一些氢。石油和天然气是
由生活在几亿年前的微生物残骸形成的，主要成分是碳原子和氢原子。

    我们现在大量使用这类“化石燃料”（之所以如此称呼、是因为
它们是远古生物的遗骸），而这类燃料仅以非常小的速率再生。实际
上，我们是在吃老本，总有一天，煤、石油和天然气资源会枯竭。到
那时我们也不可能再用木材，因为以我们现在的使用速率，森林（它
一直在减少）很快会被砍光。

    另一方面，尽管现有燃料还可以用很长时间，但使用它们会产生
有害物质。煤和石油都含有少量的氮原子和硫原子，燃烧时产生有毒
的酸性氧化物，造成大气污染，呼吸道疾病增加，形成的酸雨还会破
坏森林和湖泊。

    就连碳原子也是有害的，它燃烧时产生二氧化碳，这样大气中二
氧化碳的含量将逐渐增加。尽管含量还很少，但二氧化碳能高效地保
留热量，即使大气中二氧化碳含量有微小增加，也会使地球的气候产
生恶劣变化。

    由于地球上的现有燃料数量有限而且有害，科学家们正在寻找替
代能源。

    我已经说过，燃烧氮、硫、碳会造成危害，那么氢呢？氢气比其
他物质都容易燃烧，而且燃烧时每磅产生的热量更高。更重要的是，
氢气燃烧只产生水，而水是无害的。

    不可否认，氢气因极易燃烧而易于爆炸，但石油和天然气也是如
此。因此，我们只要在使用时多加小心就是了。

    真正的问题在于氢气不能在自然界中自发地大量产生。它不能像
木材那样通过砍伐，像煤那样通过挖掘，或像石油那样通过钻井就能
获得。氢气只能通过含有氢原子的物质发生化学反应才能产生。

    比如煤、石油、天然气中都含有氢原子，你可以从中获取纯氢气，
但这样就需要消耗能量。你必须燃烧一些石油以从另一些石油中得到
氢气。结果是得到的燃料少于消耗的燃料。

    科学家们正在寻找不需要能量就能从燃料中获取氢气的途径。这
种非耗能反应通常需要催化剂，而找到合适的催化剂可不是件容易的
事。另外，要是燃料资源耗尽了，不管有没有催化剂，都不可能获得
氢气。

    那么，是否存在既不是燃料又含有氢的物质呢？当然有，那就是
水，氢占其重量的八分之一。唯一的问题是从水中分离氢需要能量。
植物以阳光作能源通过光合作用做到了这点。科学家正在努力寻找在
实验室中发生光合作用，甚至比植物的光合作用更快更好的方法。那
样，我们就可将水（加上阳光）变成氢，燃烧氢又获得水。只要太阳
存在，这燃料就永远不会耗尽。


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