研究人員首次捕捉到氫和氧原子在稀有金屬催化劑的作用下在“稀薄空氣”中結合成水的納米級視頻片段。研究人員表示，這種超高效的反應有一天可以幫助宇航員在太空中製水，同時也產生了有史以來最小的水泡。
該視頻是 9 月 27 日發表在期刊上的一項新研究的一部分美國國家科學院院刊，其中研究人員測試了鈀如何在標準實驗室條件下催化氫氣和氧氣之間的反應生成水。研究小組使用一種新型監測設備研究了這種反應，該設備非常詳細地捕獲了該過程。
研究小組使用一種特殊的超薄玻璃膜來引發反應，該玻璃膜將氣體分子保留在蜂窩狀的“納米反應器”室內。這意味著可以使用電子顯微鏡實時查看測試，使研究人員能夠更多地了解反應如何進行。
西北大學原子和納米表徵實驗中心（NUANCE）的研究人員在一項新技術中首創了這一新技術。一月份發表的研究。
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研究人員寫道，自 1900 年代以來，研究人員就知道鈀（一種外觀與鉑相似的銀白色稀有金屬）可以催化氫和氧之間的干反應。然而，到目前為止，尚不清楚該反應到底是如何進行的。
新研究表明，氣態首先擠壓排列成方形晶格的鈀原子。這會擴大晶格並使水滴能夠在催化劑表面形成。研究小組還發現，可以通過首先向鈀中添加氫原子來加速該過程，因為氫原子比氧原子小。這使得鈀晶格能夠在添加氧之前膨脹，從而為較大的原子更容易地融入其中創造更大的間隙。
該團隊認為，該反應的放大版本可用於為太空中或其他殖民地的宇航員製造水。。研究人員將其與馬特·達蒙主演的科幻電影《火星救援》中的場景進行了比較，其中一名被困的宇航員在火星上通過燃燒火箭燃料並將其與宇航服中的氧氣結合來製水。
“我們的過程是類似的，只是我們繞過了對火災和其他極端條件的需要，”研究合著者維納亞克·德拉維德NUANCE 中心主任在聲明中說道。 “我們只是將鈀和氣體混合在一起。”
鈀金是一種昂貴且稀有的材料，成本高昂每盎司 1,000 美元以上。這主要是因為它可以催化許多其他化學反應，並被廣泛應用於各種技術中。因此，為宇航員製造造水裝置可能會非常昂貴。
然而，研究人員認為，從長遠來看，這筆費用是值得的。
“鈀金可能看起來很貴，但它是可回收的，”劉說。 “我們的過程不會消耗它。唯一消耗的是氣體，而氫是宇宙中最豐富的氣體。”
