偏遠地區醫療品運輸不易,MIT 新技術靠水、電和空氣產生消毒水

作者 | 發布日期 2019 年 10 月 31 日 13:52 | 分類 材料 , 環境科學 , 航太科技 follow us in feedly


雙氧水(低濃度過氧化氫)是常見的醫療用品,用途為傷口殺菌消毒,但對發展中國家的偏遠地區來說,這種用品不常見也不好保存。麻省理工學院團隊最近開發一種簡單的可攜式設備,只需要空氣、水和電就能連續生成過氧化氫,提供給當地人安全的消毒用劑。

各行各業都常見到「過氧化氫(H2O2)」這種高活性化學物質,基本上就是額外多帶氧原子的水,一般低濃度(3%)的過氧化氫主要用於殺菌及外用醫療用途,比如傷口消毒;較高濃度(大於10%)的過氧化氫則用於紡織品、皮革、紙張、木材製造工業,作為漂白劑及去味劑;再更高濃度的過氧化氫還能用作火箭推進劑。

然而你藥櫃中常見的消毒用品,對住在發展中國家偏遠地區的居民來說,卻可能難得一見。

雖然可以在當地建蓋化工廠生產過氧化氫,但大規模生產過氧化氫的工廠目前多採用「蒽醌法」,需要大型設備穩定供應甲烷或天然氣作為氫源,然後在催化劑幫助下還原氧分子,這種方法可以產生大量過氧化氫,但屬於能源密集工業,且若長距離運輸高濃度過氧化氫也可能引發災難。

因此麻省理工學院團隊開發一種新技術,可以將一座化工廠整合進一台小型的便攜裝置中,只需要水、空氣和少量的電就能生產這種化學物質。

過去,類似的便攜式設備有幾個問題,包括:製造出來的過氧化氫濃度太低、很難將過氧化氫與電解過程的電解質分離而導致效率低下等,麻省理工學院團隊於是透過 2 個單獨步驟解決這些問題。

首先,利用電(太陽光電、風電等再生能源就夠用)將水分解成氫和氧,接著氫與「載體」分子反應,然後再將這些分子引入獨立反應室,在此與來自外界的氧氣結合形成過氧化氫。在該過程中,載體分子會重新恢復成原始狀態,然後回收循環再利用,整個設備都不會有耗盡資源的麻煩。

雖然團隊的原型裝置產出之過氧化氫濃度一樣很低,但研究人員相信只要修正設計就能提升產物濃度,任何你想得到交通不方便的地方,都可以靠這種設備獲得消毒水。新論文發表在《Joule》期刊。

(首圖來源:麻省理工學院