不久前,为开发一种新电池,他们摆开了实验装置,加入设计好的多种化学制剂,按部就班地做起来。结果呢,很意外。新的电池没有做成,却在试验中发现了一种生产金属锑的全新方法,而且很可能推广为新的金属冶炼法。
“我们原本试图开发一种不一样的电化学电池,”萨多韦解释说,“设计实验的目的是想看看,在液体电池的正负电极之间插入第二电解质,会有什么效果。”
但实验的结果令所有人吃惊。“我们为这一假定的电池充电,发现它并没有充电电池的功能,倒是生产了液态的锑。”萨多韦说,“我们仔细研究了刚才发生了什么。”
他们的装置如图所示,使用的主要材料是熔融的半导体三硫化二锑。结果是,纯硫气体积聚在顶部(可收集用作化工原料);而在容器底部积聚的,竟是99.9%纯度的液态锑。
“锑的硫化物是很好的电子导体,”萨多韦解释说,“但如果你想做电解,需要的是离子导体”,也就是可动离子载荷的良好导体。锑硫化物通常不会发生电解过程,而实验中在它上面覆盖一层离子导体后,这个“电池”中的电解过程顺利进行,使金属与硫化合物分离。
他们的发现可能会导致更便宜、更环保的金属生产方法。传统的金属冶炼过程中,硫与空气中的氧结合,形成二氧化硫,污染空气,这也是酸雨的主要原因。
如果新的纯化过程能应用到其他常用的工业金属,比如铜,就有可能显著降低价格,并比传统生产过程少排放温室气体。
“这个发现激动人心,想象一下它也能同样处理铜或镍,那可是大量使用的金属。”萨多韦说,“我们从锑开始也正合适,因为它的熔点是631摄氏度,比铜的1085摄氏度低很多。当然,对熔融温度更高的金属,整体生产系统的设计难度会提高,但基本物理原理是相同的,我相信这样的系统是可行的。”
而如果最终通过这样的过程能够生产钢,不言而喻影响就更重大了,因为“炼钢是人为二氧化碳的头号工业源。”
萨多韦团队的研究发表在《自然通讯》杂志上。凌启渝