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与主流20年的抗争 精选

已有 9025 次阅读 2014-7-9 22:00 |个人分类:退休教授|系统分类:科研笔记| 知识, 助教, style, 可能性

年轻时没有科研自主的可能性。一是因为没有资历(由于文革我当了13年助教),二是没有相当的知识积累。最近这20年,四处奔波,竭力指出大家的做法不对,指责NNatureSScience)在往错误的方向引导科学研究。从1998(第一次次参加国际吸附会议)到2009(退休),我的主战场在吸附领域。当时的吸附研究热点是超临界吸附,严格地说是临界温度以上气体的吸附。该课题是被储氢、储天然气的潜在应用烧热的。大家都试图依据已知的吸附理论(虽然都是压力的单调增函数)解释具有极值点的超临界温度实验等温线(显然不是压力的单调增函数),或以吸附剂的微孔体积作为吸附相体积,虽然牵强附会,可大家都这么做,因为有一道跨不过的门槛,即没有一个从实验测得的过剩吸附量数据确定绝对吸附量的方法。我通过两次纯数学变换把实验测得的过剩吸附等温线转变为无法测定的绝对吸附等温线,破解了这个难题。在此期间,全世界研究吸附的圈子,只有我的实验室能够自制范围跨越200多摄氏度的超级低温恒温槽,因此只有我的实验室能够发表氢、氮、氧、甲烷、二氧化碳等多种气体跨越临界温度的大范围系列吸附等温线。基于我提出的由实验数据确定绝对吸附量的方法,通过经典的吉布斯吸附定义描述实验数据,达到了完美的一致。据此理论模型计算出跨越临界温度时吸附机理从多分子层向单分子层的转变[Langmuir, 2003, 19(7) 2683-2690]。一年后美国学者对吸附相的原位傅立叶变换红外光谱(In Situ FTIR Spectroscopy)研究[Langmuir 2004, 20, 2890-2899]与我的计算结果互为验证。在2009年于新加坡召开的第5届亚太吸附会议上作为大会报告,系统地讲述了我对超临界吸附理论的建树[Langmuir, 2009, 25 (23) 13461-13466]。这一理论的意义不限于吸附领域,对清洁能源、新材料和环境科学研究也有直接的冲击。基于这一理论,我断言根本不存在储氢/甲烷材料,从碳纳米管到MOF’s,概莫能外。因为储气温度远远高于气体的临界温度,无论什么材料,只要是由分子或原子/离子构成的,至多只能吸附单一分子层气体,因此储气能力取决于材料的比表面积。但任何材料的比表面积都是有限度的,即使在其上限,吸附量也远低于商业化需求。在我最后一次参加的国际会议(Nano-7, 2014)上,我强调指出,任何新材料基于吸附的储气能力也逃不出超临界吸附理论所编织的笼子,NS说某某新材料的超常储气能力纯属蒙人。与此同时,我提出在预吸附水的活性炭储存天然气的新方法,其机理是在微/介孔中生成水合物,但其充放气行为完全不同于在水介质中的生成。对于氢能,我当面嘲笑美国人基于天然气制氢为中国制订氢能发展路线图,也指出光分解水决定产氢量的关键因素不在催化剂,而在于光能的输入密度。分解水需要的能量大于氢氧反应生成水释放的能量。催化剂只能降低反应发生的位垒,但不能提供反应所需要的能量。光能的输入密度是有局限的,这就决定了光分解水必然是低产能过程NS的文章似乎催化剂决定一切,不是蒙人是什么?我提出能量过程的“理论能量增益(TEG)”门槛[AIChE J, 2008, 54 (5) 1388-1395],任何释放能量的过程必须满足TEG>1的条件。我的实验室发表的Fe3O4/FeO/CO制氢循环TEG>3[Energy & Fuels, 2013, 27 (7) 4071-4076],而且氧化与还原温度相同,真正具有工业化前景。今年6月初当我参加第39届清水湾世界清洁煤技术会议时,电视上美国总统正宣布要大幅消减煤电,而我的报告恰恰是燃煤发电零污染的化学证明。是的,这是完全可以通过简单且技术成熟的化工过程做到的,虽然从事所谓清洁煤技术研究的人没有想到 [Proceedings, 39th International Technical Conference on Clean Coal & Fuel Systems]2009年退休以后,便开始与CCS搏斗。仅仅因为它发表在Science,便被世人奉为信条。我在网上搜寻数据,得知最低的二氧化碳捕集成本也相当于把动力煤价格翻倍,发电厂是不可能接受的。此外,人们只能捕集集中排放的二氧化碳,但它远低于排放总量的一半。我进一步收集了过去160年世界的二氧化碳排放和人口纪录,发现二者之间竟是一条直线,而且相关系数0.99 [Low Carbon Economy, 2012, 3A, 80-82]。由此可见,决定二氧化碳排放量的关键因素是世界人口。这是因为人类活动离不开食物和燃料,二者均主要由由碳和氢元素构成,因此其消费产物也必然由这两种元素构成。氢元素及其氧化产物不讨人嫌,但碳元素的积累就是污染了。但其实污染物不限于二氧化碳,还有对水环境的污染和垃圾围城。基于对污染的化学分析,我提议用FCC  (forced  carbon circulation) 取代CCS,因为具有可操作性,且可同时解决水污染和固体废弃物的问题[Low Carbon Economy, 5, 51-56]。然而,环境问题的本质是人口问题,不是科学或技术能够彻底解决的。解决环境问题的唯一有效途径是强制节育,使世界人口增长率急降为负。有人说等各国的经济都发达了,人口自然减少了。但这需要多久呢?65年够吗?经济学称72为魔数,因为增长率与年份之积若等于72,经济总量便翻番。因此,按照现在的人口增殖率,65年以后世界人口将达140亿,二氧化碳的排放量也将翻倍,气候的恶化会更快、更剧烈。若将环境的恶化与自然资源枯竭日程关联起来,不难看到我们面临的生存危机。65年以后天然气用完了,石油也快光了,许多冰川、例如中国的喜玛拉雅冰川可能消融.若大江大河干涸了,我们如何生存? 这个世界必然像即将沉没的渡船,对赖以生存的最后资源的争夺必然日趋激烈并且是不可调和、也调和不了的。以个人自由和个人权利为基础的民主政体只能加速人类文明的毁灭,只有专制政体对社会的强力控制才能拯救世界。这就是结论,一个令人沮丧的结论。与潮流抗争犹如面对大海的呐喊,无人听见但涛声依旧。这使我记起一位清华学长的诗句:一生负气成今日,四海无人对夕阳。



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