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堂免一成钻研制造氢气

制造氢气很困难,最理想的方案是光解水。但实际上,科学家们从来没有放弃过光解水造氢气的技术方案。所谓光解水,是利用无处不在的阳光作为能源,再以水作为原料,在一些催化剂的作用下,让水变成氢气和氧气。这些氢气被收集以后,就可以作为燃料了。

扑在这个领域上的团队非常多,其中有一位日本的科学家,东京大学的堂免一成(Kazunari Domen)教授,几乎花了一生的时间,都在钻研这个领域。他27岁在这个领域一战成名,但随后的四十一年时间里,虽然做出了很多科研成果,但在氢燃料电池的产业化上,外人却看不到什么希望。
直到2021年,他终于联合一众团队,在实验室里拿下了激动人心的成果。他们研制出一种规模达到100平方米的光解水设备,成果发表在《自然》杂志上。

虽然这项成果还不能应用在工业领域,但已经被顶级期刊收录,意味着这种工程方案已经具备了可行性。

光解水制氢

不过你肯定会觉得奇怪,光解水制氢,耗电不说,效率还特别低。为什么非要去死磕光解水技术呢?

对日本来说,他们的技术,主要是推广用在其他国家和地区。毕竟,移动式能源对所有国家而言都有需求,特别是交通工具。这也就反向要求日本提供的技术方案,必须多国通用。

再者,日本是一个岛国,特殊场景就更为普遍了。所以,他们也必须要找到一种能够就地产生氢气的方案。而光解水方案,只要有阳光和水就能源源不断地供应氢气。这对日本来说,再好不过了。

如果光解水能成功,并实现规模化,到时也是光解水制氢方案更加经济实惠。毕竟经济效应是此消彼长,不是一成不变的嘛。

实际上,对于中日这样的科技大国而言,大家都不会把技术方案放在同一个篮子里,而是会选择多路线发展,在不同时期,有着各自不同的侧重。

我们国家现阶段选择废气提取氢气技术,非常务实。而对日本来说,发展光解水生产氢气的技术,也成了他们更优先的一种方式。

屡败屡战

虽然说,日本国内发展光解水制氢技术,势在必得。但真要做起来,这事儿没那么简单。

甚至,在堂免一成教授准备做光解水设备的时候,大家都觉得,这简直跟愚公移山差不多难度。当然,愚公移山故事里的智叟,是个反面角色,没有什么真见识。但是围观堂免一成教授的科学界同行,可不是智叟啊。他们一开始不看好堂免一成教授的光解水设备,是有历史原因的。

这是一个有点悲壮,又有点振奋人心的故事。

堂免一成教授,可不是什么一般人物。他早在1980年,27岁的时候,就有相当拿得出手的科研成果。他研发出来一种很高效的能把水分解成氢气跟氧气的催化剂,叫光催化剂钛酸锶,钛是钛合金的“钛”,锶也是一种金属元素,和钙的性质有些相近。只不过,这种催化剂,不适用于可见光,只能在紫外光下起作用。

接下来,他雄心勃勃,准备改进催化剂,好让它能在可见光下起作用。毕竟太阳光里大部分都是可见光和红外光,绝大部分紫外光早就在臭氧层被拦截掉了,没那么好获取。

想象一下,一个年轻的小伙子,刚刚开始做研究,起步没多久,就做出这么优异的成果。那会儿的他,充满信心地准备攻克下一个目标,得是多么意气风发啊。

但是,谁曾想,四十一年过去了,堂免一成已经从小伙子熬成老汉了,他的这项工作还没能成功。

不只是他,所有在这个领域工作的科学家,在这四十一年工作里,都没能拿下成果,在外人看来,好似碌碌无为。

好在,他们并不是真的碌碌无为。虽然四十一年里,他们没有拿到一鸣惊人的成绩,但他们在原理层面,往前推进了一大步。

以堂免一成教授为例。他在2020年,改进了他的得意之作钛酸锶,几乎将光的能量100%地用于水的分解,只不过遗憾的是,这里的光还是紫外光,不是可见光。他很清楚,这个产品不可能用于实际的工业化,但还是很仔细地通过计算和模拟,绘制出这种催化剂能够这么高效转化能量的机理。

《自然》杂志报道了他的这项工作,这可以看作是对成果的认可。

不仅如此,在过去很长一段时间的科研过程中,他也一直很重视工程化设计,并设想了很多方案,好为日后的工业化做准备。
当然,所有这些工作,不是堂免一成教授一个人,而是一群人。全日本的氢能源专家都在做着这样的事。

尽管他们已经为工业化做好了一切准备,可就是破解不了最核心的催化剂问题。就这样,在缺少核心催化剂的条件下,堂免一成教授仍然联合了多个团队,包括日本明治大学、信州大学以及日本产业技术综合研究所等多家科研单位的团队,研制出一种规模达到100平方米的光解水设备。这既是对过去成果的实际演练,也是为了能够将光解水制氢工作延续下去。

在设备安装好以后,研究人员让它连续运转了几个月,并对它的安全性与耐久性都做了评估,最终结果都达到了预期。

目前来看,这台光解水设备,由于缺少核心的可见光催化剂,最终转化效率只有0.76%。也就是说,阳光里如果蕴含100度的能量,经过催化剂转化以后,能够用来把水分解出氢气的只有0.76度。要做到商用,这个数据至少得提升至30%。实际上,商用是一件挺远的事情,毕竟这个效率,甚至远远不及把太阳光发电以后再电解水。

但尽管如此,研究人员还是兴奋不已。刨除掉转化率问题,整台设备的运转都非常顺利。

只要他验证了这条路是通畅的,那以后还可以再想办法去造车,增加运量。

实际上,在世界科技史上,这样的案例还有不少。

比如1946年出现的第一台计算机,它也缺少芯片的核心技术。那台计算机使用电子管作为核心元器件,体积庞大,算力却不敢恭维。尽管占地170平方米,但是就算造出1亿台这样的计算机,也不如我们现在手中的一台智能手机。

但最终结果我们都知道,随着晶体管取代了电子管,计算机的体积就逐渐缩小,性能却逐渐提高,这才有了我们现在的手机。

但是,如果要说哪台机器影响了计算机领域的发展,那么毫无疑问,最先要说的就是1946年的那个大家伙,虽然它很不好用。

原因无他,就在于第一台计算机,验证了电子计算这条路的可行性。在这之后,只要有人能够像画龙点睛一样,把这条路上遗留的问题解决,那么整个产业就会产生巨大的动能,超出我们的预期。

我们不可能把鸡蛋放在同一个篮子里。对我们来说,光解水制氢,也是一个值得需要攻坚的大目标。 https://t.cn/R2WxuoH

@天津桥上200703:用行医资格证书把很多中医人才排除出去了。[怒] 中药何首乌,被骂滚出中国药典!这次,我要为中医药说几句[ok][ok][ok]
守正学堂 看了一篇源于某大学感染科一位医生,在网络平台写的一篇贴子:
一个结婚12年未能怀孕的女性,终于通过试管婴儿怀上了双胞胎,但却被查出重度肝损伤。
该医院做了各种检查,在排除病毒性肝炎、自身免疫性肝炎等疾病后,医生们懵了。
心想:怎么回事啊?该检查的都检查了,怎么还搞不清病因?
最后,这位孕妇患者拿出了一直在吃的保胎药。
该医院医生一看保胎药,差点破口大骂,喊着:“就是它!”
谁啊?
定睛一看,原来这个保胎药的第一味药是制何首乌。
这下,医生们恍然大悟、七嘴八舌、踊跃发言。
甲医生:“***的,这药怎么还没被踢出《中国药典》!”
乙医生:“剧毒啊这药,伤肝肾!”

丙医生:“幸好我们发现的早,不然孩子就完蛋了!”

在一番激烈的言语斗争后,大家给出了一个统一的观点:

首先让孕妇停药;

其次何首乌有剧毒,任何人不可再吃。

发展到最后,这位医生写的该病例被大量转发,甚至被一些“好心人”单拎出来,做了好大一篇文章。

那文章通篇看下来,无非呼吁了两点:

第一,呼吁大家远离何首乌。

第二,苦口婆心劝大家远离中草药,认为中草药能够给人体造成严重的肝肾损伤,可致死!

真是人在家中坐,锅从天上来啊!
太搞笑了!

针对被骂的中药何首乌,这次,我要站出来为中医药说几句。

首先,我们祖先用了两千年都没事的何首乌,为何到了近现代就开始变得有剧毒了?

况且为什么古人很少在典籍中记载何首乌有剧毒,而现代却出现了很多这种说何首乌有剧毒的报道?特别是国外?

年长的朋友,肯定会发现从2006年开始,英国首爆【中药何首乌害人】的相关报道,甚至在报道中将何首乌的毒性伤害描述的比西药造成肝肾损伤的数据还要大!

这是什么意思?特有所指?欲盖弥彰?

同时,英国的这篇报道也拉开了“反何首乌、反中药”的时代。

其次,那篇文章中有这么一段话,我截了个图:

看到了吗?

又是一个拿西医成分论来攻击中医的人。

我还是那句话。

中西医是两种完全不同的医学,所依据的理论也皆不相同,包括治疗思路、治疗方式、制药流程。

西医看局部,中医看整体。

在中医上,成分代表不了一味中药材;单一成分有毒,也不能充分说明这味中药材有毒。

举个例子:把你的胳膊卸下来,就能代表你这个人了吗?

你看,道理就是这么简单。

此次事件,不免让我想起了长期备受争议的中药——细辛。
临床上,我们遇到过很多被细辛吓跑的患者。

熟悉我们守正堂的人都知道,我们开方所用的细辛最少15克。

那很多人就会被这个用量吓跑,甚至还有部分人破口大骂。

指出:连一些博学的中医院士都不敢用超过3克的细辛,你一个什么名头都没有的中医竟然敢开15克细辛,这不是要害死人吗!

来,首先我们用药都是严格遵循张仲景的《伤寒杂病论》。

《伤寒杂病论》中,张仲景曾 17 次用到细辛,平均用量超过3两。

如果按照一两约为15g计算,张仲景的平均用量是45g。

按照现在多数医家倾向的1两等于现代1钱的计算方法,张仲景的平均使用量为15 g,也远超《药典》规定用量。

你怎么说?难道你要让张仲景先生背这个锅?

如果张仲景这个用量有错的话,那他就不会被世人尊称一声“医圣”,更不会将细辛加在著名中医典籍中!

再者,《神农本草经》更是将细辛列为上品无毒之物!
其次,我们再从成分这个角度来看细辛。

细辛中含有成分马兜铃酸,说马兜铃酸有毒。

可你见过哪个中医在开药的时候给你一袋马兜铃酸?告诉你这玩意能代替细辛?

中医就从来不会用成分,治病!

比如人参,被普遍认为其有效成分是人参皂苷。

但人参皂苷在人参叶里面含量最多,可我们用药用的也不是人参叶啊!

再比如当归这味药材,有补血活络的功效。

那按照成分论来看,只要提取其中的有效成分——阿魏酸就可以了。

但我们中医用当归,却是要看整体。

当归被细分为当归头、当归身、当归尾,而不同的部位在中医临床应用上是完全不同的。

如果阿魏酸含量检测合格了,但该用当归头的地方却用了当归尾,那岂不是不能治病反而还害了人?

像这样的例子还有很多,我就不一一列举了。

再回到毒性这块,有些中药确实有毒。

但中医还有一个重要的准则——讲究配伍(药材与药材之间相互配伍,拱卫)

比如治疗黄疸常用的方剂:茵陈蒿汤。

在伤寒论的原方中,茵陈蒿汤三味药的比例是3:2:1,为什么这么个比例呢?

因为这三味药分别作用研究时,并没有什么利胆的效果,而一旦严格按照原方配伍使用,就会发生明显的利胆效果。

另外在广西中医药大学一篇硕士论文中,对于细辛搭配不同药材产生的影响做了研究。

其结果表明,细辛与甘草、细辛与附子配伍在一起时,成分马兜铃酸变化很大,毒性被大大削减。

通过正确的配伍来发挥药材的特性,这就是中医讲究配伍的魅力所在。

明白了吗?

以后再遇到有人说,某中药中含有有毒成分不能吃的时候,你就把这一套理论甩给他。

回到开头提到的那篇“好心人”做的文章。

在他的文章里有这么一段话:怎么说呢?

该作者的中心观点就一句话:由何首乌事件上升到整个中药,认为中草药能带来严重的药物性肝损伤。

当然,不止如此。

2019年2月,世界顶级医学期刊《胃肠病学》上发表了一篇研究文叫《中国大陆药物性肝损伤发生率及病因学》。

该研究文指出——长期摄入中药和保健品是中国大陆药物性肝损伤的首要风险。

这还没完。

写这篇研究文的作者是,上海某大学附属医院消化内科茅姓教授+中国人民解放军第n医院陈姓教授。

二人明确指出:包括何首乌、雷公藤在内的中药,以及中医方剂学的小柴胡汤等都对肝脏有损害。

说实话,我这是第一次听到有人说小柴胡汤伤肝肾。

来!我们来看看这两位教授得出这样一个荒谬结论的根据究竟是什么?

第一,从内容上来看他们做的研究是回顾性调查。

就是在患者发生了肝损伤之后,再反推他们是因为近期服用了某种药物造成的肝损伤。

但这样反推的话,有一个很大的漏洞。

这些患者是先服的药发生了肝损伤?还是之前就有肝损伤,没被查出来?

我们继续往下看。

第二,该文作者按照国际惯例将传统中草药和膳食补充剂归为一类,却将西药分为抗结核药、抗肿瘤药、抗感染药等。

从区分上来看就没有认真对待中药,将不同类别的药都归为中药。

如果其中有一类非中药的药材引发了肝损伤,那岂不是要中医背锅?

第三,中医医师的数量不像西医医生那样多。

中医医师数量本就少。

在这样一个前提下,很多人得不到中医教育,甚至也找不到中医师看病,只能自行服药。

而且自行服用草药、药酒以及非中草药的保健品的患者可能更多!

如果这个环节发生事故,岂不是也要中医来背锅?

何其冤枉!

所以,上述中所有人提到的中药草伤肝肾一言论,漏洞百出,如此不严谨的研究文怎么还能被刊登出来?!

希望以后,相关研究团队组织能够开展设计科学严谨、证据等级高的研究,而非妄下定义。

中医就像一个流落在外的孩子,被歧视驱赶了太久太久。

即使它已经很努力的用行动证实自己没错,可依旧敲不开家乡紧闭的大门......

无数次的谩骂、攻击,让它伤痕累累,心灰意冷。

可就算这样,在自己的家人受难之际,它依旧愿意挺身而出,冲在前线!

很多人说,它这样做只是为了面子,为了抢功。

可它明明只是想回家,想尽一份力而已。


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