廉价肮脏的剩菜剩饭可以产生纯氧

生产氧气的新材料可能会挑战传统的生产方法。这是一个令人兴奋的消息，因为工业和医学领域的许多领域都需要纯氧。

挪威科技大学(NTNU)材料科学与工程系教授 Sverre Magnus Selbach 表示：“我们已经找到了一种材料，它可以比目前用于此目的的已知材料更快、在更低的温度下储存和释放纯氧。”

氧气是一种元素，因此无法制造，只能释放。最常见的方法是直接从空气中蒸馏氧气，但也可以从与氧气结合的材料中提取氧气。

从材料中回收氧气

许多材料会从空气中吸收氧气。当这些材料被加热时，它们会释放氧气，而材料的微小变化就会改变其性质。

随着化学过程的加速，科学家们称之为材料中的“动力学更快”。这个过程可以在低温下进行，这是一个很大的优势。这不仅意味着加热所需的能量更少，而且反应堆可以用更便宜的材料制成，与暴露在高温下相比，所需的维护更少。

“材料性能的这两项改进都使材料更具竞争力，”弗里达·赫姆斯塔德·丹莫 (Frida Hemstad Danmo) 表示。这项研究是她博士论文的一部分。

该研究成果目前已发表在《材料化学》杂志上。

神奇的材料

那么，我们谈论的是什么神奇的材料呢?这可能有点令人惊讶。你听说过六方锰氧化物吗?

可能不会。几乎没有人听说过六方锰氧化物。幸运的是，挪威科技大学的研究人员听说过。这种材料不仅非常适合提取氧气，而且可以相当便宜和高效地制造。

Danmo 解释道：“由于氧气被材料快速吸收，我们可以使用块状材料，这种材料可以用比制造纳米颗粒所需的方法更便宜的方法大量制造。”

如果这些六方锰氧化物中的氧气传输速度不是那么快，那么这一过程就需要纳米粒子来增加表面积，为氧气提供一条进出材料的“更短路径”。

纳米颗粒的生产更为复杂，并且不能像块体材料那样轻易地大量生产。

材料中的杂质没有问题

他们开发的六方锰氧化物是所谓的“高熵材料”。这意味着它们既不纯净，也没有特别有序的晶体结构，而这正是秘密所在。

这些材料不仅价格低廉，而且化学成分也并不特别。因此，材料中的杂质和小缺陷不是问题。事情不必如此精确，工艺无论如何都能奏效，而且它使工业规模上实现更便宜的生产成为可能。

研究人员在实验中使用了五到六种不同的稀土金属混合物，其效果比仅使用一两种稀土金属的有序材料要好得多。

“高熵材料实际上比化学成分简单的材料更稳定。原因就在于熵，也就是晶体结构中存在许多不同元素而非较少元素而产生的无序性，”塞尔巴赫说道。

混乱是自然状态

“所有自发过程都会增加宇宙的无序性。有趣的是，正是无序性本身也提供了如此快速的氧气吸收，因为我们的材料对精确的化学成分并不敏感。专注于高熵是这类特殊材料的范式转变，并赋予我们卓越的性能，”Danmo 说。

使用更便宜、更易获得的材料

这些类型的材料目前尚未在工业中使用，但人们正在对它们进行大量研究，正是因为更廉价的氧气生产潜力巨大。

“工业界可以使用更便宜的原材料，例如回收的稀土金属氧化物或低质量矿石。在提取钕和镝等更昂贵的元素用于风车和电动汽车的电动机后，这些原材料仍然可用，”塞尔巴赫说。

你听懂了吗?工业界甚至可能能够利用电动机生产过程中产生的废料。

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