汽車加水就能跑？這群愛爾蘭科學家正在做的事可能把這變成現實

文/有鉗出品

今年5月份，一篇名為《水氫發動機在南陽下線，市委書記點讚！》的文章在網絡上引發熱議，該報導稱：「河南南陽氫能源汽車項目取得最新成果，車輛只需要加水就能行駛」。這句極具「未來科幻感」的通告瞬間引發了網友們的熱議，或者說，瞬間引發了網友們的質疑，質疑者中還包含了大量的行業專家，其中眾人的質疑重點就是「車載水實時轉化為氫能源」這種技術是否真如龐青年所言的，已經達到了實用化的程度呢？

當然，這個問題並不是本文討論的重點，本文的主角是一群來自愛爾蘭都柏林三一學院的科學家們，他們目前正在致力進行的研究也許能夠讓「水氫發動機」這一神秘概念化為現實。

▲從左到右，馬克斯·加西亞-梅爾克爾教授和博士研究生麥可·克雷格，他們的團隊正在探究「水化氫」催化劑的秘密（圖源:都柏林三一學院）

來自都柏林三一學院的研究團隊正在致力於尋找清潔能源「氫能源」目前的生產中面臨的一個重大問題：催化劑。在「如何通過恰當的催化劑高效將水化為氫氣」這一研究課題方面，他們投入了大量的時間和精力，並在最近取得了突破性進展。

研究人員在《自然通訊》上發表了一篇新論文，該論文表示「通過電化學水分解實現大規模製氫的主要障礙是現有的析氧反應催化劑的成本太高且效率太低」，而他們的研究團隊正是在這一主題上進行了研究並有了新的發現。

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▲火星南極冰蓋下面可能隱藏著一個20公里寬的湖泊（圖源：NASA）

水可以說是咱們目前所觀測到的宇宙空間中存在的最豐富的化合物，其中一個重要原因就是它是由這個世界上最常見且最豐富的兩種元素組成的，另一個總要原因就是它的結構極其穩定，很難被破壞。而地球也可以說是最適合穩定液態水存在的地方——咱們這兒溫度和大氣壓強組合恰好適合液態水的穩定存在——近些年的探索表明火星上也存在水，科學家們經常對此表示困惑，其中一個重要原因就是火星上的空間環境與地球大相逕庭（可以說是地球的快進版本），所以他們很難想像為什麼火星上會存在維持生命的液態水。

沒有燒杯，只有電腦——研究人員是怎麼做實驗的？

儘管有不少元素/物質能夠有效地分解相對穩定的液態水，比如說釕或者銥（你能從元素周期表中找到這兩種貴金屬），不過對於實驗室來說，這些貴金屬的價格也真的很「貴」，如果僅僅是做一兩次試驗，研究人員或許還負擔得起，但是要說把這種稀有元素用在大規模水化氫的生產製造中，那麼其成本絕對完全遠遠超出了現實商業化的標準。事實上，目前在水制氫產業中，還沒有任何人發現那些成本效益高、高可用且可靠的催化劑。

▲研究人員在研究論文中列出的催化劑

那麼，研究人員是通過怎樣的手段進行研究的呢？實驗室白大褂？黑框眼鏡？大口徑燒杯還是奇怪的「臭雞蛋」味道？我必須在你想像出某種艱難的實驗室科研環境之前打斷你，因為三一學院的研究人員僅僅只是和你我一樣坐在辦公桌前，敲著滑鼠鍵盤完成了所有的「試驗工作」。

是的，來自三一學院的化學家和理論物理學家聚在了一起，將新穎的智能化學和強大的計算機能力結合到了一起，並找出了有望成為水制氫催化劑「聖杯」的潛在解決方案。

▲研究人員對不同進程的析氫反應進行研究

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這支由上文提到的馬克思·加西亞-梅爾克爾教授領導的研究小組在通過高性能計算機試驗研究水制氫的有了一個突破性發現：現有的研究中一直低估了一些更活躍的催化劑的效率，由此，「氫超電勢」的障礙似乎有了一種更容易克服的辦法。此外，在對一個已經被廣泛接受的預測水制氫催化劑效率的理論模型進行改善的時候，他們還發現超級計算機在尋找以往令人難以捉摸的「綠色子彈」催化劑過程變得極為容易。

▲研究團隊提出的加速發現析氫反應（OER）催化劑的可行方案

超級計算機的模擬過程可以大大加快現有的大部分化學實驗的過程，使用強大的計算模型也為科學家提供了一個「全新的視角」，通過超級計算機，他們很快就能辨別什麼是有效的、什麼是無效的，雖然很多結果需要實際的試驗進一步來確認，但是毋庸置疑的是，計算機能夠為他們指明前進的方向。

為什麼氫能源如此重要？或者說，為什麼現在對這種新型清潔能源的研究這麼引人注目？事實上，氫氣作為一種綠色能源的潛在方案，它可以為汽車等交通工具和其他多個應用領域提供電力，相比其他可再生燃料，氫能源可能是最有希望大規模獲取並且是「最清潔」的燃料之一。大約在10年前，在《Top

Gear》節目上，詹姆斯·梅測試了一輛氫動力的本田汽車，其發動機燃燒之後所產生的唯一副產品就是——水。

▲本田在氫動力汽車上投入了大量的研究

或許在不久的將來，水氫發動機真的能成為現實，在這之前，我們或許該靜下心來，在基礎研究方面投入更多的精力，而不是鼓吹某些「永動機」的概念。