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地球的熔融地幔是一种潜在的取之不尽的能源，可以满足我们国家 10% 的能源需求，但成本和安全问题阻碍了地热能的发展。现在，研究人员宣布计划测试一种更有效的方法，利用纳米技术开发更安全、低温的地热资源。
美国总统巴拉克·奥巴马已将地热能作为摆脱国家化石燃料依赖和减少温室气体排放的组成部分加以推广。上周，美国土地管理局拍卖了美国西南部近 1000 平方公里公共土地上的地热能源开采权，并预计到 2015 年将新建 111 座地热发电厂。
这些传统的地热发电厂——目前仅占全国能源供应的 0.5%——利用地球表面以下数英里处的温泉，这些温泉含有温度在 150 至 370 摄氏度之间的过热水。当来自地幔外层（地表以下约 50 公里）的岩浆侵入地壳时，就会形成这些温泉，加热岩石和水。在大多数发电厂，当从储层中提取这种高压水时，它会膨胀并变成蒸汽，从而驱动发电厂的发电机涡轮机。
但是，钻探水热资源有时会引发地震，尤其是在项目在断层周围破裂热基岩并注入自身的水时。这种被称为“水力压裂”的方法导致瑞士政府在 2006 年关闭了巴塞尔的一个此类项目，此前该项目引发了剧烈震动。一家加利福尼亚公司 AltaRock Energy 在《纽约时报》上发表文章对其安全性提出质疑后，已暂停了其在盖泽尔斯的地热项目。
低温温泉，有时低于 100 摄氏度，储量更丰富，更靠近地球表面，从而降低了钻探会与通常发生大地震的深层断层相交的可能性。这种水必须与热交换器结合使用，以加热特殊的液体，如烷烃（饱和烃，如甲烷）或全氟碳，这些液体具有较低的沸点。当这些物质蒸发时，它们会释放能量来转动涡轮机。不幸的是，与水在此转变过程中释放的能量相比，它们释放的能量更少，这使得该过程效率较低。
因此，环境工程师彼得·麦格雷尔及其在美国能源部（DoE）太平洋西北国家实验室的同事们正在提出一种改变这种情况的方法。
八个月前，他的团队在进行碳捕获和储存工作时，有了一个惊人的发现。当他们了解到这些笼状纳米结构还可以将烷烃的储热能力提高 20 倍时，他们正在研究可以捕获二氧化碳的笼状纳米结构。“这一发现使我们产生了尝试将此应用于地热领域的想法，”麦格雷尔说。
他解释说，从理论上讲，这种流体可以将低温地热资源发电的效率提高 30% 到 40%。麦格雷尔和他的团队将这些结构命名为“金属有机热载体”（metal-organic heat carriers），简称 MOHCs。在获得 DoE 提供的 120 万美元资金后，该实验室将在未来三年内在实验台上测试使用不同混合物的发电情况。
这项新提议让社区中的许多人感到惊讶，他们对它的前景持乐观态度。“这是我第一次听说这个，”犹他大学能源与地球科学研究所地热项目负责人彼得·罗斯在盐湖城说，“但这听起来像是利用低温地热资源发电的一种潜在的令人兴奋的方法。”
爱荷华大学化学家伦纳德·麦吉利夫雷曾研究过类似的纳米结构，他说这种方法是合理的，这些化合物既易于合成，又不太可能导致环境问题。 “这非常有趣，”他说。“这是一个将这些金属有机结构应用于问题的好方法。”
当然，这项技术仍处于起步阶段，其可行性将取决于能源传输线的可用性以及低温地热资源附近公共土地等因素。
“这里的希望是，”麦格雷尔说，“如果你能够使使用较浅的系统更经济……那么与可能引发地震的活动断层相交的可能性就会降低。”