白石 文 /圖
在一些衛(wèi)生條件不太好的廁所里，我們有時會聞到一種刺鼻的氣味，其中就有氨氣在作怪。我們很難把刺鼻的氨氣和燃料聯(lián)系起來。最近，日本科學家找到了一種廉價的合成氨技術，有望讓液氨進入綠色新能源的大家庭。有科學家預測，氨能甚至有望取代氫能，成為重要的新一代綠色新能源。
氨氣在常溫下是一種無色有刺激性臭味的氣體，這使得人們對之退避三舍。目前，在生活中氨氣往往不單獨使用，要么用于制造工業(yè)用的冷卻劑，要么用于制造農(nóng)業(yè)用的肥料。鮮為人知的是，氨氣是一種清潔的可燃氣體。氨氣是由氮元素和氫元素組成的一種化合物，1個氨分子中含有1個氮原子和3個氫原子，氨氣在完全燃燒后只會產(chǎn)生水和氮氣兩種化學物質(zhì)。這兩種物質(zhì)都不是污染性物質(zhì)，不會危害人和其他生物的健康。
既然氨氣燃燒起來清潔無污染，為何以前沒有推廣使用？這是因為氨氣作為一種燃料有三大局限性。第一，氨氣本身是一種污染性氣體，如果儲藏不善泄漏出去，會危害人體健康，對人體的皮膚、呼吸系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)造成損傷，吸入過多甚至有喪命之憂。第二，制造氨氣的成本太貴，目前工業(yè)上制造氨氣是在高溫高壓的條件下，利用催化劑把氮氣和氫氣合成氨氣。第三，氨氣在空氣中不能燃燒，需要在純氧中才能燃燒。
在氨氣的三大局限性中，最困難的是如何降低制造成本的問題，因為避免泄漏的問題比較好解決，需要純氧也不難。要降低制造成本，則需要技術上的突破，因為氨氣的合成比較昂貴。傳統(tǒng)合成氨氣的方法貴主要是因為需要高溫高壓，這是一個高耗能的過程。而日本東京大學“催化反應工程學”副教授西林仁昭帶領的研究小組，成功研發(fā)出一種新技術，他們通過使用一種含“鉬”的化合物作為催化劑，可以在常溫常壓之下完成氨的合成，合成過程不需使用任何其他燃料，大幅減少了氨合成的成本。
通過分析氨氣的合成過程我們可以發(fā)現(xiàn)，合成氨氣需要氫氣，而且氫氣本身就是可燃氣體，燃燒條件又比氨氣要求低，不需要純氧，在空氣中就可以燃燒?？梢哉f，氨燃料其實是氫燃料的一個變種。也許有人會問，既然氫氣本身就可以燃燒，我們?yōu)楹我阉铣砂睔饽?？這是不是有些多此一舉？
這是因為氫氣作為一種燃料在使用過程中有兩個問題，一個是儲存和運輸問題，一個是安全問題。氫氣的燃點很低，燃燒很劇烈，作為家用燃氣極容易發(fā)生爆炸。氫氣密度很小，如果作為交通工具的燃料，則必須進行液化后存儲和運輸，偏偏氫氣很難液化，因為它的液化溫度是零下253攝氏度。目前，往往是用一些特殊的且昂貴的合金材料或金屬化合物來儲存氫氣。
如果把氫氣變成氨氣，那些不利的因素都被消除了。首先，氨氣的液化溫度是零下33℃，這個低溫相對比較容易達到。液化過后，氨就可以像石油那樣儲存和運輸了，非常方便。另外，氨氣不能在空氣中直接燃燒，它的安全性比石油和氫氣要高得多。即使不考慮氨氣本身的污染性，氨氣的安全性也決定了我們在家中煮飯燒水時不能用氨氣這種燃料。
有科學家預測，如果西林仁昭等人合成氨的技術能夠在工業(yè)上得以推廣，那么氨將很快取代氫，成為一種重要的綠色新能源。在將來，液氨可能作為一種交通工具的燃料而被廣泛使用。各地可能出現(xiàn)不少液氨燃料站。液氨不但將成為汽車和輪船的燃料，還可以成為航空航天的重要燃料。對航空航天領域來說，液氨的安全性將成為它被選作燃料的一個特別重要的因素。
