約三百年前蒸汽機的發明開啟了工業革命，之後內燃機的發明更 是使得人類開始開採幾億年來蘊藏地底下的石化燃料：煤炭、石油和 天然氣。石化燃料的使用便利了人們的生活，但是也製造出很多環境 與社會的問題，其中能源危機即為最近最受人們關心的議題。石化燃 料是地球幾十億年孕育出來的資源，而在人類近年過度使用之下，已 逐漸減少，預計石油將在四十年內用竭，而天然氣大約也僅有60年的 儲量。1因此近年來工業技術的發展，特別著重能源節約、降低CO2
排放的科技，以及新替代能源開發。
核能發電是替代性能源中。目前被廣泛使用的，但是車諾堡核電 廠意外提醒了人類利用核能所並存的危險性；此外，核能發電後產生 的輻射廢棄物對生物及環境皆有非常嚴重的影響。另外一個可替代的 能源是氫氣。氫氣燃燒後產生的能量是目前燃燒能源中最高的，並且 燃燒後生成的產物是水，完全不具污染性，是一個值得研究的替代性 能源。但是使用氫氣作為替代能源有一些缺點，例如：純氫氣的儲存 不容易而且危險，並且氫氣製造不易。氫氣目前是以煤炭、天然氣、
核能或是太陽能等其他初級能源中產製而出，因此分離氫氣需要昂貴 的成本，而且以石化燃料類來提煉氫氣時，也不可避免的會對環境造 成衝擊。太陽是地球萬物賴以維生的生存能量，如果能利用其發電是
一個很好的產能方式，但是由於目前太陽能電池的轉換效率不高而且 製造成本昂貴，所以尚未被廣泛使用。
發展出效能好且方便使用的替代性能源即是當務之急。甲醇是目 前科技條件下，最有可能的替代性能源之一。而甲醇的製備就目前工 業進展來說，並不困難，可以利用木材去提煉或是藉由化學反應合 成，下列化學反應式是最常使用的甲醇製備方法：
OH CH H
CO+2 2 ⎯ZnO⎯,⎯Cr2⎯O3→ 3
此反應能達60%以上的轉換效率。
由於以燃燒甲醇作為能源相益重要，所以甲醇在高溫下的各種反 應就非常重要。在此，我們利用無膜式衝擊波管法研究氫原子和甲醇 在高溫的反應之速率常數，可以幫助我們了解氫原子和甲醇反應的機 制以及這些反應在高溫燃燒反應中的重要性。
1-1 文獻的回顧與研究動機
在甲醇燃燒反應之中，氫原子和甲醇的反應很重要，在燃料充足 的狀態之下，大概 53%的甲醇的消耗都是和氫原子反應，2但是氫原 子和甲醇的反應速率和不同反應途徑的分枝比卻一直都不是清楚，並 無實驗組直接觀測過。在 1997 年 Lendvay 等人的理論計算研究中認 為氫原子和甲醇的反應有以下三個反應途徑：3
H + CH3OH → CH2OH + H2 △H = -8.0 kcal mol-1 (1) 的理論層級(MP4 用來校正 bond additivity)求得反應過程中所有反應 物、中間產物(intermediate)、過渡態（transition state, TS）及產物的 幾何結構，再分別以BAC-MP4 和 G2 方法所得之能量以過渡態理論 (transition state theory)，求得反應速率常數。以 G2 能量求得 H + CH3OH 之總反應速率常數為
MP2/6-31G*的理論層級下以 G2 方法得到能量，求出反應(1)和(2)的
速率常數和溫度的關係式如下： 此研究組算出反應(1)和(2)的分枝比和 Lendvay 等人的結果不同，
Jodkowski 等人在 1000 K 時反應(1)和(2)的分枝比分別為 98.5%和 1.5%，在 2000 K 時則是 96%和 4%，但 Lendvay 等人算出的數值 1000 K 時反應(1)(2)分別為 96%和 4%，2000K 時為 90%和 10%，此外 Jodkowski 等人所計算出的速率常數也比 Lendvay 等人低了 2-3 倍。(如 附圖1-1 所示)
1-2 參考文獻：
1 Annual Report on Energy Statistics in the Taiwan Area 2001.
2 Pu, J.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 773
H+CH3OH
1000 / T (K-1)
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5
k (cm3 molecule-1 s-1 )
10-16 10-15 10-14 10-13 10-12 10-11 10-10 10-9
1999 Jodkowski et. al.
1997 Lendvay et al.
圖(1- 1)：文獻中 H+CH3OH 反應的速率常數 k，實線：Lendvay 等人(文 獻 3)；虛線：Jodkowski 等人(文獻 5)的比較圖。