一提到水变燃料，稍有化学常识的人就会说，这简直是天方夜谭。的确，这一违背常理的转化在通常情况下确实不可能完成。但不管你信不信，科学家已经在实验室里将它变成了现实。近日，据英国《自然》杂志网站报道，美国科学家使用特殊的催化剂，在阳光下将水变成了可燃的甲烷，这让饱受能源枯竭威胁的人类看到了希望。
新型纳米管把水变成“油”
古今中外一直有“高人”想拥有“水变油”的奇术。但现代科学无情地告诉人们，根据元素守恒定律(化学反应前后元素的种类不会改变)，这一转化几无可能。因为水含有氢、氧两种元素，而油的主要成分是碳氢化合物，一些成分较为复杂的原油还含有磷、硫、钾、钠等元素。
科学家此次将水变成燃料的相关论文，发表在美国化学学会刊物《纳米快报》上。这一新技术的发明者是宾夕法尼亚州立大学材料工程学克雷格·格兰姆斯教授和同事。他们经过一年半的艰辛努力，终于实现了成功转化，帮助格兰姆斯完成这一转化的是一个小小的二氧化钛纳米管。科学家们用这种纳米管催化水蒸气和二氧化碳，结果得到了甲烷(一种碳氢化合物，是天然气、沼气、煤气等的主要成分)。
此前，已有纳米材料专家提出用二氧化钛纳米颗粒做催化剂，成功地将水蒸气转化为碳氢化合物，但反应速度极低，并且只能在紫外光照射下完成。经过无数次失败，格兰姆斯发现利用表面化学(研究各种表面现象实质的科学)反应原理，在水蒸气和二氧化碳的混合气体通过二氧化钛纳米管的同时，通入氮气，另外在纳米管表面覆盖负载有铜和铂的纳米颗粒，反应就变得容易多了——平均每克纳米管能在每小时内产生160微升(微升为升的百万分之一)碳氢化合物，反应速度比之前提高了20倍，可以在可见光下完成。
从化学原理上讲，这一反应绝没有违背元素守恒定律。反应物是二氧化碳与水蒸气，最后生成了甲烷和水，反应物和生成物都含有碳、氢、氧元素，催化剂不参与反应。但关于整个反应过程还没完全弄清楚。科学家们现在只知道，当可见光照射在纳米管上时，纳米管释放出高能量的电荷载体，使得水分子分解为氢氧自由基和氢离子。格兰姆斯猜测，二氧化碳可能分解成氧气和一氧化碳，在催化剂作用下与气态氢反应生成甲烷和水。
“链式反应”还不能拯救人类
1996年，由基努·里维斯、蕾切尔·薇兹及摩根·弗里曼主演的科幻大片《链式反应》票房大收，离奇的情节、大胆的想象将很多观众吸引进了电影院。影片讲述的是芝加哥大学的一群科学家，发明了一种全新的能源技术，这种技术能够从水里提取出无穷无尽、廉价而环保的燃料。当负责这个项目的科学家打算向外发布新闻时，一群蒙面杀手从天而降，炸毁了整个实验室，水变“油”技术灰飞烟灭。
从化学角度来讲，格兰姆斯的实验也是“链式反应”(—种伴随着汽化、热解作用产生自由基而使燃烧继续的化学反应)。它能把人类从资源枯竭的恐惧中拯救出来吗?这恐怕反映了很多人的心声。但目前的答案是：否。
从反应条件来看，格兰姆斯的新技术离大规模工业生产还有很大距离。虽然是在可见光下一但反应所需的纳米管和催化剂很昂贵，反应速度远不能达到高转化率、高产出量，还不能实现工业化连续生产。格兰姆斯说，目前催化剂的效率很低，“目前为止，我们还不具备拯救人类的能力。”
不过，格兰姆斯对未来的研究很乐观。他向媒体讲述了他的3步计划：第一步是给纳米管安装感应器，让它更好地起到光导作用；第二步，在纳米管的表面更平均地沉淀铜纳米颗粒；第三，使用实惠的太阳能光电板，这样一来，可以更长时间地照明。“结合其他一些改进，转化效率能成倍提高。”瑞士洛桑联邦理工学校的物理化学家迈克尔·格特泽称，这个结果还是基础性研究，目前的主要任务是提高生产效率，实现规模化生产尚需时日。