讓海水燃燒

遼闊的海洋占地球表面近3/4 的面積，海水占地球總水量的96.53％。面對化石能源日益枯竭的今天，讓海水燃燒來替代石油能源？海水能否真的被點燃？如果真的是這樣，能帶給我們什么好處呢？

這個想法看似很好，但讓人感覺十分荒誕。然而，一位64 歲退休的美國廣播工程師約翰，利用自己發明的微波發生器，將這個想法變成了現實。他在一次試驗中，非常偶然地發現了一種也許可以把海水中的氫元素變成清潔能源的最佳辦法。

這個發現一經媒體公開，立即引發了一場激烈的爭論。有人指控，說這是個騙局！為了驗證到底是不是一場騙局，美國著名的物理學家、賓夕法尼亞大學材料科學實驗室的水科學專家魯斯圖姆，對此深入研究，發現和以往諸如“水變油”的偽科學不一樣，他成功地重現了這項實驗結果。

這項新的發現不但促使科學家去理解其背后神秘的物理與化學機制，從而在基礎研究領域開辟了新的探索途徑，同時也為應用研究揭示了新的方向：也許今天的科學奇觀，明天就能幫助我們用海水生產出清潔的能源！

海水為何可以點燃？是因海水是由氫、氧、鹵化鈉等組成的咸水，平時海水是處于化學穩定狀態。微波作用后就可以點燃，這不是一種正常反應。這是一個世紀以來，水科學研究領域中最重要的發現。

你也可以操作實驗

首先，先用試管灌上一些海水，并在試管口放上一個蓬松的紙卷。然后，用頻率為13.56 兆赫、功率為100～250 瓦的微波照射該試管。管內液體的溫度逐漸上升，達到一定溫度時，從管中突然噴出一股強烈的火焰，將管口的紙卷燒作一團。

如同許多其他發現一樣，這次的發現也完全出于偶然。廣播工程師約翰原本研究的并不是水的特性，而是治療癌癥的方法。作為一名白血病的幸存者，約翰希望通過一種他自己設計的裝置來開發一種非侵害性的癌癥療法，用微波加熱注射到腫瘤中的碳微粒，這樣就可以摧毀腫瘤而不傷害健康的組織。當他嘗試將其射頻發生器用于癌癥治療以外的其他用途的時候，他觀察到了水的燃燒。那時他們在尋找一種鹽水淡化的方法(以此來獲得飲用水)。的確，射頻波可以加熱鹽水(鹽水吸收射頻波的能量)，從而把鹽和水分離。因為水沸騰后，會變成水蒸氣逃逸，而鹽分則會殘留在容器中。為了徹底脫鹽，他們不斷升高試管中的溫度，直至紙塞起火燃燒。

真的產生了氫氣

這意味著肯定有某種易燃氣體從水中釋放出來#8943;#8943;究竟是怎么回事？借助分光計，研究人員測定了逸出試管的物質分子質量，找到了燃燒的原因：微波加熱過程中產生了分子形態的氫(即氫氣)。在地球上，自然界中的氫元素主要存在于水和碳氫化合物中。微波能量似乎“打斷”了水分子中氫原子和氧原子之間牢固的化學鍵，將氫元素以氫氣的形式釋放出來。一旦開始燃燒，只要保持微波照射，我們就能源源不斷地采集氫氣，或令其持續燃燒，直到耗盡水中所有氫原子。

雖然目前科學家已經了解了海水燃燒的原因，但對這個過程中導致氫氣釋放的所有化學反應仍然所知甚少。從基礎研究的角度看，還需精確地描述微波是如何打斷水分子的化學鍵，從而釋放出氫氣的。

推廣有待論證

太棒了！這個發現真的很激動人心。在等待基礎研究取得進展的同時，人們關注所有能夠產生氫氣的系統，已在考慮將這個發現轉化為實際應用。目前處于研究焦點的氫氣是一種很有前途的能源，它在未來幾十年中將得到廣泛應用。人們非常看好氫氣取代碳氫化合物成為實用能源的前景，如用于燃料電池。其實今天，在“氫化裂解”煉油，或在氨氣生產中，氫氣已被大量地使用。

不錯，置于微波中的水(處于一個與大氣隔絕的封閉系統中，這跟放在微波爐里可不是一回事)溫度會上升幾百攝氏度，但這種溫度的上升無法解釋所有問題。在這個溫度，水會略呈酸性，其pH 值由7 下降到6 甚至5，水分子電離成H3O+和OH-離子。但這個被稱為“離子化”的電離過程并不能釋放出氫氣。從理論上來說，氫氣的釋放只能通過以電荷轉移為基礎的“電解”完成。實驗中，顯然出現了另一種物理化學反應，這可能是因為水中被加入了鹽的緣故。那到底是怎么回事呢？研究人員認為這是一個物理學一無所知，而且從來不曾想到的現象，一切都有待理清。

但是，有學者提出疑問，試驗中沒有說明輸入的微波能量有多大？如果輸入能量比輸出能量大許多，那么就沒有什么意義了，也就是說燃燒海水是賠本買賣，誰會做？現在要確證的就是微波制氫的能耗是否比當前兩種主要的制氫技術(天然氣水蒸氣重整和水電解制氫)來得更低。后兩種方法的產能效率(即產出的氫氣中含有的潛在能量與生產這些氫氣所消耗電能的比值)最高只能達到50％和70％。為此，約翰和魯斯圖姆必須對他們的產氫量進行測量，這在目前尚未完成。不過，這項技術或許另有用途，在將來海水淡化方面，微波脫鹽或許成為一種比較經濟的海水脫鹽方法，但是必須要證明它的優越之處。