硅——未来的能源

许多人都知道，硅是计算机芯片的主要原料，但也许很多人还不知道的是，硅同样可以用作电源的原材料，这使得硅不仅可以成为计算机的大脑，而且还可以成为计算机的动力来源。
　　
　　最近，美国桑迪亚国家实验室的研究人员利用硅芯片制造了一台传动发动机。此外，Lehigh大学的科学家们也研制出了可以用作一系列移动设备电源的芯片。
　　
　　与作为计算机芯片主要传输电子不同的是，作为电源的硅芯片主要用于发送可以产生化学作用的试剂，这些化学作用会产生动力。
　　
　　由硅芯片提供动力的设备最大的好处就在于当电池进行再充电时不必关闭电源设备本身。另外，用作电源的硅芯片与常规芯片的大小相差不多，仍然是3厘米见方。科学家指出一个芯片可能无法支持一台笔记本电脑，但如果将十几个相同的芯片捆绑在一起将很容易地支持一台移动设备。
　　
　　在德国进行的一项实验显示，基于芯片的燃料处理器可以为笔记本电脑提供多达10个小时的电力，较之现在常用的标准电池提供电力的时间还长很多。
　　
　　硅的数量无限
　　
　　同碳一样，硅也与氧气一起“燃烧”。但是。地球上实际存在的硅（化合物）数量无限。除了氧气之外，硅是地球表层最常见的元素，因为普通沙粒中都含有硅。如果能够成功地以低成本把银光闪闪的硅用做产生能量的物质，那么人类将摆脱对资源用尽的一切忧虑。
　　
　　硅作为产生能量的物质，甚至可能比石油和煤还多。与碳不同，硅也可以同氮一起燃烧。在大自然里没有纯硅，它都是以化学方式结合的，大多与氧化合。二氧化硅与通常的石英砂和石英岩没有什么不同，地壳的四分之三是由这种物质组成的。地球表层二氧化硅多的原因很简单：几乎没有其他化学化合物能像硅和氧的化合那么坚固。因此，要把这两种元素分开本身就需要很多能量。但是，为把这两种元素分开所需的能量不会丢失－－硅里蕴藏着能量。
　　
　　过去的实践证实，纯硅可以成为一种带有与碳相同的能源密度的电池：一磅硅产生的能量与一磅碳产生的能量大致相当，并且随时都可以通过使硅与氧或者氮一起“燃烧”的方式，使硅中所含有的化学能量重新释放出来。硅在开辟一种不受时间限制地储存能源和安全地运送能源的新方法。
　　
　　燃烧时不产废气
　　
　　硅燃烧时不产生废气。如果硅与氧结合，硅会还原，变成无害的沙子。但如今在获取这种金属时，还需要煤作为反应伙伴。因此，在获取硅时也会产生二氧化碳。最近，德国法兰克福大学无机化学教授奥纳透露，他正在努力开发把污染环境的气体从废气中过滤出来的技术。最新的看法是可以使固体二氧化碳转变为甲醇，而甲醇是可能的汽油替代物。从中期来看，找到不排放二氧化碳的解决办法是，通过生物技术方式或者借助电解技术。
　　
　　安全的最佳燃料
　　
　　从安全的角度来说，硅是最佳的燃料。例如。与铀燃料棒不同，硅在运输时不需要安全容器；也不像氢那样需要高压油箱。这种能源物质可以简单地用卡车装运，安全、可靠。
　　
　　运输硅的船只沉没后，不会像油船那棒发生环境灾难。在船只破损时，运载的硅会简单地下沉，然后随着时间的推移在海底重新转变成沙子。
　　
　　开发、应用硅能源的途径应该是先发展燃烧硅的发电厂。硅的大多数能量将在与纯氧一起燃烧时释放出来。尽管如此，科学家仍更多地寄希望于硅与氮的反应。因为在与氮反应时，除了热量之外还会产生一系列很有经济价值的产品。奥纳教授说：“从经济的角度来看，我们可以借助氮使沙子变成金子。”
　　
　　反应堆的“灰烬”成分除了沙子之外主要是硅氮化物。硅氮化物无毒，可用于制造非常坚硬和如今非常昂贵的瓷器。工业上需要这种物质作为其他材料的涂层，使它们不怕刮、不伯潮湿、不伯火或酸。
　　
　　此外，完全可以使硅氮化物变成生产氮化肥的基本原料氨。这将为生产这种植物养料开辟一条全新的道路。
　　
　　更令人感兴趣的是，如果用硅大量取代石油或天然气，那么产生的氨会大大超过生产化肥所需的数量，这种刺鼻的气体还含有一部分能量，它会燃烧。奥纳教授还看到一种更令人惊异的用途：氨也可以向燃料电池汽车供应所需的氢。
　　
　　目前汽油价格不断上涨，是所有的碳化合物（石油、煤和天然气）开始耗尽的初期迹象。不管石油藏量还够人类使用40多年还是100多年，碳作为能源首选目标的时代正在逐渐成为历史，人类不得不艰难地寻找新的能源。
　　
　　来源：自强教育资源网