【化工儀器網(wǎng) 廠商動(dòng)態(tài)】 氣候變化加劇了極端天氣事件風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而對(duì)人類(lèi)健康和食品安全產(chǎn)生重大影響。聯(lián)合國(guó)兒童基金會(huì)敦促各國(guó)在2030年前將二氧化碳排放量減少45%，并將全球平均氣溫升幅控制在1.5°C1以?xún)?nèi)。然而，各國(guó)政府在實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)過(guò)程中卻步履維艱。《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》警告稱(chēng)，照此情形，到本世紀(jì)末全球平均氣溫可能會(huì)上升2.7攝氏度。科學(xué)家們表示，氣溫每升高1攝氏度，發(fā)生極端熱浪、洪水和干旱的可能性就越高。
在2021年底召開(kāi)的第26屆聯(lián)合國(guó)氣候變化大會(huì)(COP26)上，一系列討論進(jìn)一步向全球各國(guó)組織和政府機(jī)構(gòu)放出緊迫信號(hào)——我們必須迅速采取行動(dòng)，解決主要環(huán)境問(wèn)題，例如溫室氣體排放量增加等，以及通過(guò)開(kāi)發(fā)替代能源以逐步淘汰煤炭能源。
可持續(xù)發(fā)展是安捷倫在業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)中所秉持的核心價(jià)值觀的核心，為了實(shí)現(xiàn)當(dāng)前的全球氣候目標(biāo)，安捷倫一直與環(huán)境領(lǐng)域的主要研究人員緊密合作，共同創(chuàng)建一個(gè)更清潔、更安全的世界。
憑借行業(yè)領(lǐng)先的創(chuàng)新技術(shù)，安捷倫全球的客戶(hù)正致力開(kāi)展一系列極具吸引力的項(xiàng)目。此次，我們與其中兩位客戶(hù)分別進(jìn)行了一場(chǎng)深入的對(duì)話(huà)，他們分別是:
·北京光合新能科技有限公司首席執(zhí)行官兼首席技術(shù)官 王琮博士
·英國(guó)國(guó)家物理實(shí)驗(yàn)室(NPL)高級(jí)研究科學(xué)家 Thomas Bacquart博士
與王琮博士的對(duì)話(huà)
問(wèn)：光合新能有哪些研究目標(biāo)？
答：我們的研究旨在開(kāi)發(fā)與下一代可再生能源密切相關(guān)的技術(shù)，同時(shí)匯聚來(lái)自中國(guó)和世界各地的知名專(zhuān)家。我們一直致力于實(shí)現(xiàn)等離激元人工光合碳中和燃料的商業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化，為世界提供清潔的新型能源，減少二氧化碳排放，創(chuàng)造新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)機(jī)會(huì)。
問(wèn)：您所從事的研究將如何造福社會(huì)，讓社會(huì)朝著更可持續(xù)的生活方式邁進(jìn)？
答：我們的技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)低成本的能源和材料再生，這對(duì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。通過(guò)將我們的技術(shù)商業(yè)化，相關(guān)應(yīng)用可以吸收大量的二氧化碳，而且一步就可將太陽(yáng)能和水轉(zhuǎn)化為低成本的碳中和燃料或原材料。考慮到應(yīng)對(duì)氣候變化問(wèn)題，這將是一個(gè)具有重大意義的過(guò)程。
問(wèn)：安捷倫設(shè)備在貴司的等離激元人工光合碳中和燃料（Plasmonic Carbon-Neutral-Fuel Artificial Photosynthesis）的研究中發(fā)揮了怎樣的核心作用？
答：氫氣、甲烷和氧氣是等離激元人工光合反應(yīng)的重要產(chǎn)物。這些產(chǎn)物的產(chǎn)率和生成速率不僅是催化劑和反應(yīng)條件的良好指標(biāo)，也是反應(yīng)機(jī)理的良好指標(biāo)，可從根本上幫助我們了解合成工藝、組成成分等因素對(duì)所標(biāo)示的催化劑的影響。氫氣、甲烷和氧氣都屬于小分子，很難通過(guò)傳統(tǒng)的氣相色譜或氣相色譜/質(zhì)譜系統(tǒng)在較短時(shí)間內(nèi)對(duì)它們進(jìn)行測(cè)定。可喜的是，安捷倫Micro GC便攜式微型氣相色譜儀可以快速和同時(shí)檢測(cè)氣體產(chǎn)物的濃度，因此，在進(jìn)行連續(xù)反應(yīng)時(shí)，我們可以實(shí)時(shí)檢測(cè)濃度。這些結(jié)果對(duì)未來(lái)的動(dòng)力學(xué)分析有著重要的意義，因此在這個(gè)過(guò)程中高效的儀器必不可少。
問(wèn)：光合新能將便攜式分析設(shè)備作為首選，這對(duì)貴司的人工光合研究有何裨益？
答：目前，Micro GC(便攜式微型氣相色譜儀)可以較快提供對(duì)氫氣和甲烷檢測(cè)的反饋，這在需要對(duì)大量樣品進(jìn)行檢測(cè)時(shí)尤為有用。此外，Micro GC微型氣相色譜儀的入口對(duì)所連接的反應(yīng)器施加負(fù)壓，使氣體樣品能夠從反應(yīng)器中“抽取”,并在常壓(1大氣壓)和室溫下對(duì)反應(yīng)進(jìn)行更精確的量化分析。事實(shí)上，這種微型氣相色譜儀的分析過(guò)程約為2分鐘，準(zhǔn)備時(shí)間約為10秒，而常規(guī)氣相色譜儀系統(tǒng)(在我們的研究中也被用于測(cè)量氫氣和氧氣)的分析過(guò)程約為5分鐘，準(zhǔn)備時(shí)間約為30分鐘。
此外，隨著催化劑實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，氫氣和甲烷可能會(huì)成為我們的兩大主要產(chǎn)品。在這種情況下，便攜式設(shè)備使我們能夠在無(wú)法使用傳統(tǒng)的GC/LC的場(chǎng)景下，分析這些產(chǎn)物的濃度，以便我們可以在工業(yè)環(huán)境中評(píng)估其催化活性。
問(wèn)：您希望利用未來(lái)的技術(shù)來(lái)解決貴公司在研究中持續(xù)面臨的哪些挑戰(zhàn)？
答：人工光合碳中和背后的過(guò)程非常復(fù)雜，我們?cè)谄渲杏龅搅嗽S多挑戰(zhàn)。我們面臨的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是，這種機(jī)制包括我們尚未了解的一系列反應(yīng)。研究這一反應(yīng)機(jī)理是了解反應(yīng)過(guò)程的必要步驟，對(duì)于選擇活性高、選擇性高、壽命長(zhǎng)的催化劑(甚至包括反應(yīng)器)等都具有重要的指導(dǎo)意義。然而，一些中間產(chǎn)物(其中大部分是自由基)由于活性過(guò)高而難以被“捕捉”，而且非常容易被淬滅，因此使得這類(lèi)產(chǎn)物的量化面臨著巨大的挑戰(zhàn)。我們希望，在未來(lái)，原位檢測(cè)技術(shù)不僅能夠幫助我們實(shí)時(shí)測(cè)定這些中間產(chǎn)物在液相中的濃度，而且也能夠?qū)崟r(shí)測(cè)定其在氣相中的濃度，這樣我們就可以描繪出清晰的人工光合作用機(jī)制。
問(wèn)：能否談?wù)?/strong>您如何看待這一研究領(lǐng)域在未來(lái)的發(fā)展前景？
答：目前，我們的等離激元人工光合碳中和燃料的商業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化技術(shù)主要集中在氫氣和甲烷產(chǎn)物上。未來(lái)，我們預(yù)計(jì)將我們的等離激元催化技術(shù)用于從大氣中生產(chǎn)氨、氨基酸和蛋白質(zhì)。基于我們目前的了解，這可以通過(guò)類(lèi)似的催化過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)，即使用二氧化碳和/或其他普通化學(xué)品作為原材料，而生成的產(chǎn)物將被視為“可再生能源”。
可再生能源領(lǐng)域和碳中和能源領(lǐng)域高度相關(guān)，而等離激元人工光合則可能成為這兩個(gè)領(lǐng)域最前沿的發(fā)展方向之一。越來(lái)越多的組織、機(jī)構(gòu)和大學(xué)院校可能會(huì)看到這一領(lǐng)域的好處，而這將有助于推動(dòng)該研究領(lǐng)域的進(jìn)步。如果我們能夠?qū)崿F(xiàn)絕對(duì)的碳中和，那么我們將能夠以較低的成本提供可再生能源，這意味著我們將可以在無(wú)需舍棄太多工業(yè)成就的情況下，迎來(lái)新一輪能源革命。
與Thomawes Bacquart博士的對(duì)話(huà)
問(wèn)：您在英國(guó)國(guó)家物理實(shí)驗(yàn)室的研究目標(biāo)有哪些？
答：英國(guó)國(guó)家物理實(shí)驗(yàn)室作為英國(guó)國(guó)家測(cè)量基準(zhǔn)研究中心，負(fù)責(zé)國(guó)家主要測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的制定和維護(hù)工作。憑借過(guò)硬的科學(xué)知識(shí)和工程技術(shù)，NPL提供的測(cè)量能力為英國(guó)的經(jīng)濟(jì)繁榮和生活質(zhì)量提供了支撐。目前我的主要工作是制定關(guān)于氫氣質(zhì)量和氣體檢測(cè)的主要標(biāo)準(zhǔn)，這對(duì)支持新興的氫氣經(jīng)濟(jì)是必不可少的。我們從事跨領(lǐng)域的研究活動(dòng)，支持包括儀器驗(yàn)證、氣體標(biāo)準(zhǔn)、能力測(cè)試、采樣或咨詢(xún)等在內(nèi)的整體氣體分析組合。
問(wèn)：您所從事的研究將如何造福社會(huì)，讓社會(huì)朝著更可持續(xù)的生活方式邁進(jìn)？
答：我們的主要研究目標(biāo)是為氫氣解決方案的部署提供支持。我們認(rèn)為，了解氫氣的質(zhì)量對(duì)于開(kāi)發(fā)最有效和最可靠的解決方案至關(guān)重要。此外，我們重視測(cè)量精度，這是確保決策者們支持合適解決方案的關(guān)鍵。隨著氫氣行業(yè)的發(fā)展壯大，圍繞氫氣網(wǎng)絡(luò)、凈化、工業(yè)用氫氣質(zhì)量和新型制氫技術(shù)等方面涌現(xiàn)了許多令人振奮的全新研究課題。目前，我們主要關(guān)注氫氣運(yùn)輸領(lǐng)域，因?yàn)槲廴疚飼?huì)對(duì)燃料電池電動(dòng)汽車(chē)造成較大影響。
問(wèn)：能否請(qǐng)您解釋一下，為什么說(shuō)氫氣是能源領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)零碳排放的關(guān)鍵？
答：氫氣是一種能源載體——生產(chǎn)氫氣的方法有多種，在我們的工作中，間接獲得的可再生能源非常重要。能源可以通過(guò)電解轉(zhuǎn)化為氫，氣態(tài)氫可以被長(zhǎng)期儲(chǔ)存或遠(yuǎn)距離運(yùn)輸。因此，我們可以在合適的時(shí)間和合適的地點(diǎn)將這種綠色能源送達(dá)終端用戶(hù)，而氫氣在可再生能源生產(chǎn)和使用之間架起了橋梁。氫氣可以用來(lái)為電動(dòng)汽車(chē)提供動(dòng)力(使用燃料電池)、替代備用發(fā)電燃料(目前是柴油)或者用來(lái)取代天然氣進(jìn)行供暖，而且以上應(yīng)用均不會(huì)產(chǎn)生排放。這種能源具備的優(yōu)勢(shì)可以帶來(lái)較大有利影響，因?yàn)闅錃饪梢暂p松地為那些難以實(shí)現(xiàn)零碳排放的領(lǐng)域提供支持。
問(wèn)：氣體標(biāo)準(zhǔn)和分析方法的發(fā)展是如何確保所供氫氣質(zhì)量良好以實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型？
答：氫燃料質(zhì)量對(duì)于確保氫燃料電池電動(dòng)車(chē)的耐用性至關(guān)重要，因?yàn)橐恍┪廴疚锟赡軙?huì)對(duì)這些車(chē)輛的使用壽命或性能造成嚴(yán)重影響。與任何其他燃料一樣，確保為客戶(hù)提供合適的質(zhì)量十分重要。我們制定的所有氣體標(biāo)準(zhǔn)和分析方法確保實(shí)驗(yàn)室能夠開(kāi)展測(cè)量工作，從而增強(qiáng)人們對(duì)車(chē)輛耐用性和性能的信心。在此階段，擁有清潔的氫氣以及車(chē)輛具備出色的性能至關(guān)重要。
問(wèn)：您使用了哪些安捷倫儀器來(lái)支持您在該領(lǐng)域的研究，為什么？
答：在NPL，我們使用多款安捷倫儀器對(duì)氫氣質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。例如我們使用三臺(tái)配備各種檢測(cè)器的氣相色譜儀(一臺(tái)硫化學(xué)發(fā)光檢測(cè)器(SCD)、一臺(tái)熱導(dǎo)檢測(cè)器(TCD)和一臺(tái)脈沖放電氦離子化檢測(cè)器(PDHID)，用于精確測(cè)量多個(gè)與氫燃料有關(guān)的關(guān)鍵參數(shù)(例如，總硫量、氧、氮、氬、氦或一氧化碳、二氧化碳或甲烷等)。這些儀器通過(guò)實(shí)現(xiàn)化合物的分離和較低的檢測(cè)限度，為我們的相關(guān)研究提供了支持。
問(wèn)：您如何看待這一研究領(lǐng)域未來(lái)的發(fā)展前景，這可能會(huì)對(duì)其他行業(yè)乃至整個(gè)社會(huì)產(chǎn)生什么樣的影響？
答：這一領(lǐng)域的研究正以驚人的速度發(fā)展，隨之而來(lái)的是加氫站數(shù)量迅速增加，同時(shí)氫氣產(chǎn)量也大幅增加。業(yè)界也日益意識(shí)到，有必要了解氫氣質(zhì)量(如增加檢測(cè)次數(shù)及提升檢測(cè)能力)、氫氣作為一種能源載體及其支持新應(yīng)用(如渦輪機(jī)、鍋爐)的潛力以及需要脫碳的新產(chǎn)業(yè)(如鋼鐵、陶瓷)。因此，在檢測(cè)方面出現(xiàn)了新的挑戰(zhàn)，所以有必要為這一領(lǐng)域的研究提供支持，以幫助社會(huì)向更可持續(xù)的生活方式過(guò)渡。
尾聲
實(shí)施可持續(xù)能源解決方案是確保全球眾多組織能夠?qū)崿F(xiàn)其既定目標(biāo)的關(guān)鍵，并將在未來(lái)幾年徹底改變社會(huì)生活方式，使之變得更加美好。各企業(yè)和政府組織都有責(zé)任實(shí)施切實(shí)可行和可持續(xù)的能源解決方案，以保持和改善人類(lèi)健康。
安捷倫的客戶(hù)在替代能源領(lǐng)域的投入可促使人們實(shí)現(xiàn)更健康的生活方式，而這將有助于保護(hù)環(huán)境和生物多樣性。通過(guò)專(zhuān)注于相關(guān)研究以及為該領(lǐng)域的工作提供支持以促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步，生命科學(xué)行業(yè)將會(huì)發(fā)揮更為廣泛的作用，確保我們的社會(huì)變得更加可持續(xù)。顯而易見(jiàn)，在世界各地研究機(jī)構(gòu)的幫助下，我們正在朝著全球可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)穩(wěn)步前行。
關(guān)于安捷倫科技
安捷倫科技公司(紐約證交所：A)是生命科學(xué)、診斷和應(yīng)用化學(xué)市場(chǎng)領(lǐng)域的全球領(lǐng)導(dǎo)者，致力于提供敏銳洞察與創(chuàng)新，幫助提高生活質(zhì)量。我們的儀器、軟件、服務(wù)、解決方案和專(zhuān)家能夠?yàn)榭蛻?hù)最具挑戰(zhàn)性的難題提供更可靠的答案。在 2021 財(cái)年，安捷倫的營(yíng)業(yè)收入為 63.2億美元，全球員工數(shù)為 17000 人。
