五千年(敝帚自珍)

主题:其实科学上搞错未必是造假 -- fakeone

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家园 关于碳纳米管储氢

转一篇旧闻。看看是不是北纬说的外行的缘故。

【1997年3月,[Nature]magazine发表题为“单壁碳纳米管中的储氢 (Storage of hydrogen in single-walled carbon nanotubes)” 当时正值克林顿总统启动美国氢能源计划(1996年)不久,人们认识到氢在汽车上的储存携带是一个大难题,高效储氢成为热点,由于对储氢的机理认识尚不深入,人们对新材料寄予很大期望。此文根据前人关于毛细管凝聚的理论提出了一个假设,单壁碳纳米管由于壁很薄,管很细,可能在管中凝聚氢,从而形成高效储氢材料。为了吸引读者,作者给出了氢的程序升温脱附数据,但似乎有意混淆了物理吸附-毛细管凝聚与化学吸附的概念,给出的脱附曲线实际上是化学吸附部分,这当然延伸到了常温区,从曲线上也不能解读出有很大吸附量。

两年多以后的99年7月[Science] magazine 发表的一篇题目为“碱掺杂的碳纳米管在常压常温下的高吸氢量”的文章则给出了引人注目的实验数据。这使人耳目一新,大吃一惊,碳纳米管加上碱金属氧化物可以使吸氢的量达到重量比百分之五到百分之二十,而且在接近常温常压下能够完成吸附脱附循环。当时美国能源部认为储氢材料若能够储存氢达到重量比百分之六,同时采用当时的质子交换膜燃料电池,则燃料电池汽车的能效和一次充气的行车里程就可以有商业价值,和汽油车竞争。

作者煞有介事的给出了很多“实验数据”,看到这篇文章,感觉十分可疑,但滋事体大,还是认真思考了几天,甚至在推想各种可能性时,影响了几夜睡眠。反复思考以后,确认这是不可能的,看来又是 [Science] magazine 吸引读者的 trick 而已。判定其不可行,实际上动用了所有的涉及到化学键和吸附的化学和物理理论,没有任何一个理论支持在碳的碱性表面上放上去这么多氢,常温下远远高于氢的临界温度,毛细管凝聚不可能发生,何况此文中用的还不是单壁管。按照现有的化学作用理论,在任何固体表面上都不可能放上这么多氢,这是不可能事件,那么关于凝聚是不是还会有新的人们没有发现的规律?推想和验算表明,在凝聚态属性的前提下,也是完全不可能的。

实际上在我们的实验室,自93年起即开始认真研究碳纳米管的合成和性质。在判定这是一个并非善意的玩笑以后,我们决定不参与这一研究。虽然后来有多次机会,若加盟就可能拿到大笔的钱。

同年11月,还是这个杂志,发表了另外一篇论文,题目是“室温下在单壁碳纳米管上的储氢”,同样给出了十分引人注目的实验数据。

这后两篇工作的发表,又是在有名的 [Science] 杂志,似乎假设变成了现实,引导了大量有基础的和感兴趣的一拥而上,形成了碳纳米管储氢研究的热潮。美国能源部、中国国家科技部、基金委等资助机构一时间都把这一课题列入重点资助领域。随后的几年不仅有大量的论文发表,也耗用了大笔纳税人的金钱。

学术界行色众生的生动表现(演)十分值得回顾。

敏感而严肃的资深吸附现象研究者 Ralph T. Yang 教授在99年10月即投稿Carbon(2000年第四期发表)说明[Science]发表的第一篇实验结果是基于错误的实验条件,指出在这一实验条件下氢气中的水蒸气会吸附和凝聚,所以观察到的增重不是因为氢的吸附。杨做了严谨的对比试验,当用含有极微量水分的氢气做原料时重复了Chen等在[Science]发表的实验现象。2001年3月杨教授再次投稿Carbon(2002年第三期发表),采用Ab initio molecular orbital方法,从理论上论证了碳上氢的化学吸附遵循化学吸附的一致原理,也解释了单壁碳纳米管不可能作为储氢材料的目标物质。】

原文在此,碳纳米管储氢,一桩公案

作者的意思,沈阳金属所提出这个发现的这位科学家是有问题的。而不是他不懂怎末测氢的重量。

通宝推:桥上,
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