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许群
郑州大学材料科学与工程学院教授、博士生导师
分享主题
绿色化学 人类文明绿色发展必经之路
人类生存已成难题
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今年有一部贺岁片叫《流浪地球》,燃爆整个上半年。这部贺岁片讲述的主题是太阳系日趋衰老膨胀,地球的人类没有了生存的空间,为了生存,人类不得不带着地球去流浪。这是科幻工作者、人文工作者设置的一个场景,而在现实中,地球同样面临着风险,什么样的风险?地球垃圾和大气污染。
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地球上有无穷无尽的固体垃圾,现在主要的垃圾集中处置方式是填埋,而填埋会占用大量的土地,遗患无穷。
现如今人们为改变现状,开始采取垃圾分类措施。垃圾分类可以变废为宝,玻璃、塑料、钢铁可以再制造再加工,重新被人类利用;食物垃圾或者有机物可以用作堆肥;垃圾进行分类以后,可以进行针对性的燃烧,用来发电、发热,从而变为新能源。但是垃圾分类却不能从根本上解决环境问题。
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二氧化碳是大气污染的罪魁祸首,它一种常见气体,主要来源于化石能源的燃烧,比如工业中的煤炭、石油和天然气等。二氧化碳是温室气体的重要组成部分,温室气体的增多会导致温室效应,全球温度逐年升高。南极的冰川正在加速消融,海平面正在上涨,当地球被海水淹没时,人类将无处可归,即使深深的眷恋它,带着地球去流浪,却依然无法生存!
氢能源的未来已来
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因此为了人类的生存和发展,我们不得不去发展绿色清洁能源——太阳能。太阳能有很多种利用方式,比如:光热——太阳能热水器;光电——太阳能电池;光化学——把光能转变成化学能储存起来;光生物能等等。
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太阳能发电在生活中已经有了很多运用,但是需要大面积铺设太阳能电池,浪费大量土地。光生物学是仿照古生物的演变,用新的光生物机理来生产新的光生物,无法在根本上解决环境问题。光化学是一个新兴技术,其代表性技术就是光解水产氢,其原理是利用太阳能对水进行分解,从而产生氢能源。
随着化石能源的日渐枯竭和环保意识的进步,新型洁净能源——氢能源逐渐成为新的研究热点,其具有可再生、无污染、热值高等优点。
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氢燃料车近年来逐渐进入大家的视野,氢燃料技术发展的同时,同样面临着难题:氢燃料电池的催化剂是白金铂。白金铂是一种贵金属,产量低、成本高且不可再生,所以将白金铂作为产氢的原材料是不现实的。
在未来,氢能源将逐渐取代旧能源,成为人类发展中最主要的能源。探索高效、低成本和量大的制氢技术成为摆在所有科学工作者们面前必须解决的一道难题。
人类文明的发展
要兼顾绿色理念和人文情怀
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而现在,我们发现了可以取代白金铂的一种材料,二硫化钼。其成本低,开采量大,但是它是一种三棱柱结构,三棱柱结构意味着它是一种半导体材料,是绝缘的、不导电的、非金属性的。
在我从事了23年超临界流体领域工作中发现,二氧化碳可以通过超临界流体技术变为超临界二氧化碳,用超临界二氧化碳对二硫化钼进行改性后,将它的分子结构完全改变了,其三棱柱形变成了八面体型,活泼性堪比白金铂。这意味着将2H型的硫化钼,变成1T型的硫化钼后,就可以进行光解水产氢。
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我们利用二氧化碳,解决了二氧化碳的问题。前者的二氧化碳指的是超临界二氧化碳,是一种新的绿色化学技术。后面的二氧化碳是废弃物产生的二氧化碳。这样既实现了太阳能有效利用,同时还防止了二氧化碳的产生,将二氧化碳变成了可利用资源,变废为宝。
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当我们带着人文的情怀,坚持绿色发展,用技术去做一些事情,解决一些问题,这是绿色发展观的一次深刻的革命。
最后我想说:人类文明的发展要兼顾绿色理念和人文情怀!
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正思大会第11期精彩视频陆续推出
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文|正思
图|现场
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