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锈铁预处理引发的风潮尚未完全平息,林墨的直播间已然转向了一个更为古老、也更为终极的能源命题——太阳。当“整活国运系统”的新任务提示浮现时,连林墨都感到了一丝源自生命本能的悸动。

【整活任务发布:直播使用一枚普通放大镜聚焦阳光,裂解水分子。要求:成功收集并点燃产生的气体。】

【整活奖励:【高效光催化材料配方】。备注:取天地之辉,解万物之源。以光为媒,化水为能,开启清洁能源之新纪元。】

“用放大镜……分解水?”林摩看着任务描述,眉梢微挑。这听起来像是初中化学课的趣味实验,原理简单——利用凸透镜汇聚阳光产生高温,理论上足以让水蒸气分解为氢气和氧气。但实际操作中,效率低到令人发指,产生的气体混合物(主要是水蒸气、少量氢气和氧气)难以有效分离和收集,更别提成功点燃了。这几乎是一个公认的、“理想很丰满,现实很骨感”的演示实验。

“系统这是要我在最基础的物理现象中,挖掘出颠覆性能源技术的钥匙啊……”林墨摩挲着下巴,眼中闪烁着感兴趣的光芒。光解水,直接利用太阳能生产清洁的氢能,这无疑是能源领域的圣杯之一。如果真能通过某种方式大幅提升这个过程的效率,其意义足以改变世界能源格局。

他立刻开始构思这次“整活”。系统没有提供特殊设备,一切都需要用看似普通的材料来完成。林墨翻箱倒柜,找出了一个布满灰尘的、老式读书用的放大镜,镜片直径约十厘米,边框是朴素的黑色塑料。接着,他准备了几个透明的玻璃瓶、一些橡胶管、一个水槽、一个用来盛水的小玻璃皿,以及几个不同型号的试管和集气瓶。最关键的是气体收集和分离装置,他需要设计一个能最大限度收集气体并尝试分离氢氧的简易系统。

几天后,直播预告发出——“挑战物理化学极限!看我如何用老祖宗的放大镜,点燃‘水中取火’的神话!(大概率被晒黑)”

直播伊始,阳光正好。林墨将直播地点移到了自家阳台,工作台正对阳光。他首先向观众展示了今天的主角:那枚其貌不扬的放大镜。

“家人们!今天咱们不玩锈铁了,来点更基础的!”林墨将放大镜对准阳光,在地面上形成一个耀眼的光斑,“看,这就是我们今天的力量源泉——纯粹的阳光!而我们挑战的目标,是它!”他指了指旁边水槽里清澈的自来水,“最普通不过的水!”

“今天,我们要用这枚放大镜,撬开水分子的‘嘴巴’,让它把肚子里最宝贝的氢气‘吐’出来!然后,咱们再把它点着,来个‘水火相容’!”

弹幕立刻沸腾起来:

“来了来了,主播开始修仙了!”

“放大镜分解水?我小学试过,除了把水烧开,屁都没有!”

“能量守恒呢?这点光斑温度够干嘛的?”

“坐等主播被现实打脸!”

“我赌这次连个气泡都收集不到!”

“主播是不是没钱买新道具了?开始复古了?”

林墨无视弹幕的调侃,开始搭建他的“光解水实验装置”。他在一个扁平的玻璃培养皿中注入清水,然后将培养皿固定在一个可调节角度的支架上。接着,他用橡胶管和玻璃三通、二通管,连接起几个倒置的、装满水的集气瓶,瓶口没入另一个水槽中,形成一个经典的水槽排水法收集气体的简易系统。连接培养皿上方的收集罩则是一个被他巧妙切割、连接了导气管的透明塑料瓶。

“看,这就是我们简陋但充满希望的‘光合制氢一号机’!”林墨拍了拍装置,语气带着一种明知山有虎偏向虎山行的“悲壮”,“原理很简单,用放大镜把阳光聚焦到水面上,理论上高温可以使水分子分解成氢气和氧气。氢气难溶于水,会上升,我们通过这个罩子和导管,试图把它收集到这些瓶子里。”

他调整好放大镜的位置,让那明亮到刺眼的光斑精准地落在培养皿的水面上。光斑中心温度极高,水面立刻开始剧烈蒸发,白色的水汽氤氲升起,但肉眼看不到明显的气泡产生。

“看,水开了。”林墨指着翻滚的水面和水汽,语气“无奈”,“这主要是在产生水蒸气。想让它分解?这点能量,这点接触面积,太难了。”

他保持这个姿势几分钟,连接的反应瓶里,只有些许水被排出,几乎看不到明显的气体积累,更别提区分氢气和氧气了。

“看吧,我说什么来着?”林墨摊手,脸上是“果然如此”的表情,“效率太低下了!光斑面积小,能量分散,大部分能量都用来加热水和蒸发了,真正用于打断水分子化学键的能量微乎其微。这样下去,直播到天黑也收集不到能点燃的气体。”

他露出一个“不甘失败”的表情,拿起旁边一个装着无色透明液体的小喷瓶。“看来,又到了‘科技与狠活’的时间了!这是我自制的‘光能增效剂’,主要成分是……嗯,去离子水和一点点……‘光子捕获与能量传递促进剂’?名字我瞎取的,反正就是能让水更容易吸收光能,并把能量更有效地用在‘拆’水分子上。”

他对着培养皿中的水面,均匀地喷洒了一层薄薄的“增效剂”。液体迅速融入水中,看不出任何变化。

“现在,让我们再试一次!”林墨重新调整放大镜的角度,让光斑再次聚焦于处理过的水面。

这一次,情况似乎有了一丝不同。水面依然蒸发剧烈,但在那耀眼的光斑中心,仔细观察的话,似乎能看到比之前更多、更细密的气泡生成,并且上升的速度似乎也快了一些。

“哎?好像有点效果?”林墨脸上露出“惊喜”,他小心翼翼地调整着放大镜的角度和焦距,让光斑以一种奇特的、缓慢的螺旋轨迹在水面极小范围内移动,而不是静止不动。同时,他另一只手轻轻晃动着培养皿的支架,让水面产生微澜。

“角度和运动也很关键!”他一边操作一边解释,“不能傻乎乎地对着一个点烧,那样局部过热,大部分水还是冷的。要让它动起来,增加有效反应面积,同时这个移动模式……嗯,是我瞎琢磨的,感觉能更好地‘搅动’水分子,让它们更容易‘挨揍’。”

这套看似随意、实则暗合了某种能量场分布与传质优化原理的“手动扫描”操作,结合那瓶“光能增效剂”,产生了微妙的变化。连接的反应瓶中,水被排出的速度明显加快了!左侧第一个集气瓶的上方,逐渐积聚起一些无色气体。

“有气体了!有气体了!”林墨“兴奋”地叫道。弹幕也瞬间被“???”和“卧槽”刷屏。

但这气体是氢气吗?还是混合气体?林墨需要验证。他小心翼翼地拆卸下那个收集到部分气体的集气瓶,用玻璃片在水下盖住瓶口,然后取出。

“现在,就是验证奇迹的时刻!”林墨拿出一个长长的点火器,脸上带着一丝“紧张”和“期待”,“如果是氢气,应该能燃烧,甚至可能有轻微的爆鸣声。”

他将点火器伸到倒置的集气瓶口(瓶口朝下,因为氢气密度小于空气),按下开关。

“噗——”的一声轻响,集气瓶口迅速窜起一道澹蓝色的、几乎透明的火焰,持续燃烧了一秒多才熄灭!

“点燃了!真的点燃了!”林墨“激动”地挥舞了一下拳头,“虽然量很少,但这证明我们确实产生了氢气!放大镜分解水,成功了!”

为了让效果更显着,林墨又持续“照射”了半个多小时,小心翼翼地收集着气体。他尝试用不同的集气瓶分别收集,并再次进行点燃实验,都成功引燃,证明收集到的气体中确实含有相当比例的氢气。

“看!这就是太阳的力量,这就是水的潜能!”林墨指着那再次被点燃的、澹蓝色的火焰,语气中充满了“自豪”,但眼神深处却闪过一丝计划得逞的狡黠。

他拿起那个装着“光能增效剂”的喷瓶,似乎是想向观众展示其“平平无奇”,瓶身上依旧贴着一个手写的标签。这次,他“吸取教训”,没有让瓶子被撞倒,而是“主动”、但“看似无意”地将标签在摄像头前稳定地停留了几秒钟,确保每一个字都清晰可见:

【光催化前驱体溶液 - pcS-01】

活性成分:氮化碳量子点\/ 过渡金属掺杂二氧化钛纳米晶种 \/ 有机光敏剂

功能:提升光吸收范围,促进电荷分离,降低水分解反应能垒。

注意:避光保存。

“看,就是些实验室常见的纳米材料,我自己瞎兑的,可能起了点作用。”林墨晃了晃瓶子,语气“轻松”地解释道,“主要还是放大镜聚焦和我的‘手动扫描大法’给力!大家要相信,阳光和水,才是取之不尽的能源宝藏!”

他越是轻描淡写,那标签上“氮化碳量子点”、“过渡金属掺杂二氧化钛纳米晶种”、“有机光敏剂”、“促进电荷分离”这些关键词,就越是像一道道闪电,劈在了所有关注此事的光化学、能源材料专家眼中!

“量子点!掺杂二氧化钛!光敏剂!这是典型的光催化体系!”

“他是在水里加入了光催化剂的前驱体!在光照下原位形成或者激活了催化中心!”

“所以才能用如此低的光照强度(聚焦阳光)和如此简陋的条件,实现可见光甚至紫外光驱动的水分解!”

“那套手动扫描法,恐怕也不是瞎琢磨,而是某种优化反应界面和物质传输的巧妙手段!”

“快!记录成分!分析其作用机制!”

“办公室”内,专家们已经同步接收到了林墨提供的【高效光催化材料配方】完整资料。此刻,他们正对照着直播中泄露的前驱体溶液成分进行验证。

“完全吻合!”一位光催化材料专家激动得声音发颤,“这pcS-01前驱体溶液,能够在光照条件下,在水相中自组装形成一种独特的、具有Z型异质结结构的氮化碳量子点\/过渡金属掺杂二氧化钛复合光催化材料!这种结构极大地拓宽了对可见光的吸收范围,实现了光生电子和空穴的高效空间分离,显着降低了水分解反应的过电位!”

“精妙的原位合成策略!”另一位能源化学家接口道,“泄露前驱体成分,再次将外界的注意力引向了‘材料设计’这个层面,完美掩盖了真正核心的、系统提供的‘界面能级匹配技术’、‘热载流子利用策略’以及‘反应微环境调控机制’。就算他们拿到了前驱体的配方,没有这套系统性的能带工程和反应动力学优化方案,制备出来的光催化剂效率也将大打折扣,绝无可能在这种低光强下实现如此明显的产氢效果!”

陈老目光灼灼:“立刻将【高效光催化材料配方】及相关技术资料列为最高优先级项目,组织国内顶尖的光化学、纳米材料、能源催化团队,成立‘人工光合作用专项组’。这项技术,有望为我们开辟一条直接利用太阳能制备绿氢的全新道路,彻底摆脱对化石能源的依赖!”

就在“办公室”和国内能源领域精锐力量开始攻克这项变革性技术时,境外势力已经如同嗅到花香的蜂群,再次疯狂地扑向了那瓶“光催化前驱体溶液”。

林墨直播中那违反常识的、用简陋放大镜实现光解水并成功点燃氢气的现象,以及那再次“意外”泄露的前驱体溶液标签,在全球能源界和材料界引发了堪比海啸的轰动。谁能想到,困扰了科学家数十年的太阳能光解水制氢效率低下的难题,竟然可能被一个主播用如此“儿戏”的方式找到了突破口?

“必须拿到那种前驱体溶液的样本!”

“分析其光照后形成的催化剂的微观结构和化学状态!”

“根据标签成分,尝试合成我们自己的‘pcS’!”

“这可能是实现廉价、高效太阳能制氢的关键!”

庞大的资源和人力再次向纳米材料合成与光化学领域倾斜。化学家们开始尝试合成氮化碳量子点,制备各种过渡金属(铁、钴、镍、铜等)掺杂的二氧化钛纳米颗粒,并筛选合适的有机光敏剂进行复合;材料学家则利用高分辨电镜、x射线吸收谱等尖端表征手段,试图解析“仿制催化剂”的结构;理论计算学者则开始疯狂模拟各种可能的异质结能带结构。

与此同时,对林墨使用的“同款放大镜”和“实验用水”的搜寻也再次上演。这次目标更加离谱,有人试图分析林墨所在城市的自来水成分,有人去寻找同款老式放大镜,认为其镜片材质或曲率可能暗藏玄机。甚至有人开始研究林墨那套“手动扫描法”是否蕴含了某种神秘的混沌理论或能量场操控技巧。

然而,当他们千辛万苦地合成了成分接近的前驱体,找到了类似的放大镜和用水,并模仿林墨的“手动扫描”进行操作后,得到的结果却再次令人绝望。

他们制备出的“光催化体系”,或许在强光(如氙灯)照射下能检测到微弱的产氢信号,但在仅仅依靠放大镜聚焦的阳光下,产氢速率低到几乎可以忽略不计,根本无法有效收集和点燃。他们对反应后液体的分析,也只观察到了普通的纳米颗粒团聚,完全没有发现资料中描述的那种具有完美异质结结构的、高活性催化界面。

“为什么?!为什么我们的前驱体无效?”

“是不是量子点的尺寸和结晶度控制不好?”

“还是过渡金属掺杂的位点和浓度不对?”

“或者有机光敏剂的匹配性有问题?”

“又或者……关键根本在于那套看似儿戏的‘手动扫描’手法?那里面到底隐藏了什么奥秘?”

他们再次完美地落入了林墨和“办公室”设下的认知陷阱。那前驱体成分和看似滑稽的操作手法,就像是一个精心编织的迷网,将他们引向了复杂的材料合成与表象模仿,却完全忽略了真正核心的、由系统直接赋予的、关于如何精确调控光生载流子命运、优化界面反应动力学的“能量蓝图”与“反应路径设计”。他们试图用化学去“修饰”材料,而林墨使用的,却是通过系统干预的、从能量层面“重构”了整个光催化过程的物理化学本质。

就在境外顶尖实验室围绕着“低效前驱体”和“无法理解的扫描手法”焦头烂额,甚至开始怀疑光催化基本原理之时,国内的“人工光合作用专项组”已经凭借完整技术资料,取得了飞跃性的进展。

专项组首先在实验室成功复现并优化了林墨展示的效果,利用合成的前驱体溶液,在模拟太阳光甚至更弱的光照条件下,实现了高效、稳定的光催化分解水制氢。紧接着,研究重点转向了催化剂的规模化制备和反应器设计。

· 新型光催化反应器: 设计开发基于该高效催化剂的中小型、模块化光解水制氢装置,可直接利用自然 sunlight 或低能耗人工光源,为分布式能源供应、偏远地区供电、氢燃料电池汽车加注等场景提供绿色的氢气来源。

·与现有能源设施耦合: 探索将光催化制氢系统与光伏发电、光热系统相结合,实现太阳能的全光谱、多形式利用,提升整体能源转化效率。

·二氧化碳资源化利用: 基于该催化剂体系,进一步拓展其应用,研究利用光催化技术将二氧化碳和水转化为甲烷、甲醇等有价值的碳氢燃料,实现碳的循环利用。

初步的技术和经济性评估结果令人振奋。这项技术有望将太阳能制氢的成本降低到一个具有商业竞争力的水平,为构建以氢能为重要支柱的清洁、安全、高效的能源体系奠定坚实的基础。

国运,在这看似简单的“阳光+水”的方程式中,于未来能源这一关乎文明存续与发展的战略高地上,再次占据了一个极具潜力的前沿阵地。这不仅是技术的突破,更是对可持续发展道路的一次有力背书。

直播结束后,林墨看着内部简报上关于“高效光催化制氢”中试项目顺利启动的报告,以及外部情报中关于“前驱体合成遇阻”和“手动扫描法奥秘难解”的资讯,脸上露出了澹然的微笑。

他拿起那枚完成了“奇迹”的普通放大镜,对着夕阳余晖,镜片折射出温暖的光晕。

“最伟大的力量,往往蕴藏在最平凡的事物之中。”他低声自语,目光扫过阳台角落里那盆绿意盎然的植物,“光合作用,自然界用了亿万年优化的终极能源方案。我们如今,不过是在尝试理解和模仿这种奇迹。”

他的视线,最终停留在了一个闲置的、小型太阳能电池板上。

“下次……”林墨眼中闪过一丝跃跃欲试的光芒,“或许可以玩玩‘光电耦合’?不知道用这块小电池板产生的电,‘辅助’一下光解水,能不能把效率再‘不小心’推高一个数量级?或者,试试用生活污水来做反应液,‘顺便’净化一下?”

系统的下一次任务提示尚未出现,但林墨知道,他这场以整活为名、行强国之实的“阳光下的魔术”,还将继续上演。而下一幕,或许将更加贴近能源转化的核心,更加直指人类与自然和谐共生的未来。那枚放大镜所汇聚的,不仅仅是阳光,更是一个民族对清洁能源未来的无限憧憬与坚实探索。而境外那些仍在黑暗中摸索、对着错误配方和表象手法苦苦钻研的对手们,恐怕短时间内,是难以触及这缕希望之光了。

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