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2012年世界科技發(fā)展回顧（能源環(huán)保）
閱讀：802 發(fā)布時(shí)間：2013-1-302012年世界科技發(fā)展回顧（能源環(huán)保）美國(guó) 頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)牽動(dòng)世界能源格局；太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)化率再攀新高；國(guó)家點(diǎn)火裝置研究目標(biāo)轉(zhuǎn)向研究武器。
（本報(bào)駐美國(guó)記者）8月，美國(guó)對(duì)頁(yè)巖氣的開(kāi)采已占天然氣開(kāi)采總量的約四分之一，據(jù)稱到2035年這一比例將提高到約50％。而到2015年美國(guó)將超越俄羅斯成為zui大天然氣國(guó)。有外媒評(píng)論，美國(guó)的頁(yè)巖氣成功開(kāi)發(fā)極有可能成為頁(yè)巖油氣開(kāi)發(fā)的“引擎”，驅(qū)動(dòng)能源產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)一場(chǎng)革命。
加州大學(xué)洛杉磯分校將聚合物太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率由2011年的8.6%提高到10.6%，新電池含有能吸收可見(jiàn)光和紅外線的兩層光伏薄膜，可用于建筑物墻壁和窗戶；佛羅里達(dá)大學(xué)嘗試對(duì)石墨烯材料摻雜三氟甲基磺酰胺，處理后的石墨烯太陽(yáng)能電池能量轉(zhuǎn)化率高達(dá)8.6%，創(chuàng)造了全新的轉(zhuǎn)換紀(jì)錄；國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室利用納米技術(shù)制成了轉(zhuǎn)換效率可達(dá)18.2%的黑硅太陽(yáng)能電池，證明借助納米結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體也能制成性能良好低成本的太陽(yáng)能電池；萊斯大學(xué)利用納米粒子可直接將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成蒸汽，甚至可從冰水產(chǎn)生蒸汽，并擁有24％的綜合能效；而使用新概念設(shè)計(jì)出的一種由砷化鎵制成的太陽(yáng)能電池模型，已取得了高達(dá)28.3％的轉(zhuǎn)化效率；用鎢絲的設(shè)備可直接利用陽(yáng)光的熱能發(fā)電，其光電轉(zhuǎn)化效率高達(dá)37%，性能優(yōu)于目前的硅基太陽(yáng)能電池。2012年世界科技發(fā)展回顧（能源環(huán)保）
科學(xué)家利用光以波的形式流過(guò)金屬表面并與金屬相互作用原理，設(shè)計(jì)出一種新焊接技術(shù)，依據(jù)表面等離子體光子學(xué)采用一束簡(jiǎn)單的光將納米線焊接在一起，有望促成新式電子設(shè)備和太陽(yáng)能設(shè)備的出現(xiàn)；麻省理工學(xué)院找到一種可降低硅厚度的新途徑，在保持電池的基礎(chǔ)上zui高變薄90%，從而降低薄膜太陽(yáng)能電池的成本。
3月，由國(guó)家點(diǎn)火裝置所發(fā)射出的激光在經(jīng)過(guò)zui后一個(gè)聚焦透鏡后達(dá)到2.03兆焦，成為世界上*2兆焦能量的紫外激光，即使在經(jīng)過(guò)光學(xué)損耗后，其射于靶室正中心的激光也高達(dá)1.875兆焦，成為目前zui亮的“人造太陽(yáng)”。而12月，國(guó)家點(diǎn)火裝置扭轉(zhuǎn)研究方向。眾多物理學(xué)家情感和理智都難以接受而對(duì)這一決議大加批評(píng)，認(rèn)為政府考慮輕率，對(duì)核聚變能源的探索將使美國(guó)在新一輪科技競(jìng)爭(zhēng)中站穩(wěn)腳跟，更有可能推動(dòng)人類文明的進(jìn)程。而現(xiàn)在卻選擇了保持自己威懾力的武器庫(kù)。
洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室等機(jī)構(gòu)演示了利用熱管冷卻小型核反應(yīng)堆，借助平頂裂變實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生了24瓦電力，并驅(qū)動(dòng)了內(nèi)華達(dá)國(guó)家安全設(shè)備的斯特林引擎，總花費(fèi)不到100萬(wàn)美元。這次成功演示證明，可靠的小型核反應(yīng)堆有望被用作新型太空飛行動(dòng)力系統(tǒng)。
能源部布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)出用于電解水的催化劑，采用相對(duì)廉價(jià)的材料解決了從清潔水中獲取氫氣的問(wèn)題，的鎳鉬氮化物催化劑為納米片狀結(jié)構(gòu)，開(kāi)啟了新的有效氫催化模式；薩瓦那河國(guó)家實(shí)驗(yàn)室利用含三氫化鋁的輕型材料制成了小型儲(chǔ)氫容器，該材料具有*的儲(chǔ)氫能力，還具有較低的質(zhì)量和有利的放電狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)證明其氫釋放率適合為小型商用燃料電池提供動(dòng)力，為未來(lái)大規(guī)模便攜式發(fā)電系統(tǒng)鋪平了道路，在軍用和商用領(lǐng)域都可能得到應(yīng)用；羅徹斯特大學(xué)將一種納米晶體與廉價(jià)的鎳催化劑結(jié)合，改進(jìn)了一種光照制氫系統(tǒng)，穩(wěn)定性強(qiáng)、能持續(xù)氫氣且成本低廉。
為解決核廢料存儲(chǔ)問(wèn)題，科學(xué)家研制出一種晶體化合物“圣母大學(xué)硼酸釷-1（NDTB-1）”，能安全地吸收核廢料中放射性離子。一旦這些放射性粒子被捕捉到，其可以與同樣大小的、帶電荷更多的材料相交換，將核廢料回收再利用，這為核廢料“變身”清潔燃料掃清了障礙。
2012年世界科技發(fā)展回顧（能源環(huán)保）勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室利用一種對(duì)人類無(wú)害的病毒，開(kāi)發(fā)出將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的技術(shù)。其利用特別設(shè)計(jì)的病毒涂在電極上，用手指輕敲郵票大小的電極，病毒即會(huì)將敲擊的力量轉(zhuǎn)換成電流。新技術(shù)向個(gè)人發(fā)電機(jī)、在納米器件中使用驅(qū)動(dòng)器及基于濾過(guò)性毒菌的電子設(shè)備邁出富有前景的一步；佐治亞理工學(xué)院開(kāi)發(fā)出一種透明的柔性摩擦發(fā)電機(jī)，這種微型發(fā)電機(jī)能“感覺(jué)”到一根羽毛飄落下來(lái)產(chǎn)生的壓力，能將散步這類機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電，能用來(lái)自供電的觸摸屏，在電子產(chǎn)品、環(huán)境監(jiān)測(cè)以及醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。
萊斯大學(xué)研究人員開(kāi)發(fā)出一種幾乎可以噴涂在任何物體表面上的鋰離子電池。這種可充電電池組成的噴漆，每一層都代表著傳統(tǒng)電池的組件；倫斯勒理工學(xué)院的研究人員將世界上zui薄的材料石墨烯制成一張紙，用激光或照相機(jī)閃光燈的閃光震擊，將其弄成“千瘡百孔”狀，致使該片材內(nèi)部結(jié)構(gòu)間隔擴(kuò)大，以允許更多的電解質(zhì)“潤(rùn)濕”及鋰離子電池中的鋰離子獲得高速率通道的性能。這種石墨烯陽(yáng)極材料比如今鋰離子電池中慣用的石墨陽(yáng)極充電或放電速度快10倍，甚至在超過(guò)1000個(gè)充電/放電周期后仍能成功運(yùn)行。
英國(guó) 政府仍支持核電；公布碳捕獲與儲(chǔ)存項(xiàng)目（CCS）計(jì)劃路線圖；推出《英國(guó)生物能源戰(zhàn)略》。
劉海英 （本報(bào)駐英國(guó)記者）自2011年3月日本大地震引發(fā)福島核電站事故后，英國(guó)關(guān)于核能的爭(zhēng)論久久不歇，直至2011年10月福島核事故zui終調(diào)查報(bào)告表明核能對(duì)于英國(guó)來(lái)說(shuō)是安全亦是*的。此后，英國(guó)政府開(kāi)始鼓勵(lì)核能領(lǐng)域的研究，新建核電站項(xiàng)目再次步入視野。雖然在2月底，時(shí)為世界上zui老的現(xiàn)役核電站——英國(guó)奧爾德伯里核電站正式退役，但其后英國(guó)Horizon核電項(xiàng)目的招標(biāo)表明了英國(guó)對(duì)核電的支持態(tài)度。
4月，英國(guó)在*CCS路線圖中提出，投入10億英鎊啟動(dòng)新一輪的CCS招標(biāo)計(jì)劃；投資1.25億英鎊資助CCS技術(shù)，其中包括投入1300萬(wàn)英鎊建立英國(guó)CCS研究中心。
4月下旬，英國(guó)政府在第三屆清潔能源部長(zhǎng)級(jí)會(huì)議期間推出《英國(guó)生物能源戰(zhàn)略》，并在10月出資200萬(wàn)英鎊鼓勵(lì)企業(yè)進(jìn)行生物能源技術(shù)。
除繼續(xù)加強(qiáng)海上風(fēng)能的建設(shè)投入外，英國(guó)開(kāi)始關(guān)注潮汐能的利用。1月，政府宣布英國(guó)西南部為英國(guó)*個(gè)海洋能源區(qū)，立志將此地區(qū)建成利用海洋可再生能源的*；4月，能源與氣候變化部啟動(dòng)海洋能源陣列示范項(xiàng)目，出資2000萬(wàn)英鎊支持兩個(gè)潮汐能商業(yè)化前的示范項(xiàng)目。
7月，研究人員利用X射線技術(shù)，從納米水平研究了氧化鈣基材料的碳捕獲和水合過(guò)程，有望帶來(lái)一種可大規(guī)模使用且經(jīng)濟(jì)的碳捕獲和存儲(chǔ)方法；9月，研究人員借助一種名為羅爾斯通氏菌的細(xì)菌，將廢棄食用油作為原料可降解塑料，這一技術(shù)工業(yè)化后可大大減少環(huán)境污染；11月，包括英國(guó)科學(xué)家在內(nèi)的一研究團(tuán)隊(duì)研制出一種新型催化劑，可在150攝氏度這個(gè)相對(duì)較低溫度下直接將甲醇轉(zhuǎn)化為氫，且產(chǎn)生很少的一氧化碳，這一催化劑可能成為制備用于手機(jī)等設(shè)備的小型、燃料電池的關(guān)鍵。
俄羅斯 研制acetam的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)新燃料；啟動(dòng)“北極浮動(dòng)大學(xué)”科研考察活動(dòng)；投資發(fā)展便攜式移動(dòng)電源項(xiàng)目。
張浩 （本報(bào)駐俄羅斯記者）2月，俄羅斯動(dòng)力機(jī)械科研聯(lián)合體創(chuàng)新中心對(duì)外表示，研制出一種稱為acetam的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)新燃料。這種燃料能顯著提高火箭的動(dòng)力載荷效率和經(jīng)濟(jì)性，使用該燃料的運(yùn)載火箭能將運(yùn)往地球同步軌道的負(fù)載量提高近30%，同時(shí)增強(qiáng)高超音速宇宙飛行器的發(fā)射動(dòng)力。使用新燃料的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)將逐漸取代煤油—氧發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)射成本每年可節(jié)約數(shù)十億盧布。
8月，由俄地理學(xué)會(huì)組織的“北極浮動(dòng)大學(xué)”科研考察活動(dòng)正式啟動(dòng)?？疾礻?duì)前往法蘭士約瑟夫地群島進(jìn)行生態(tài)環(huán)境考察，對(duì)兩個(gè)島嶼展開(kāi)環(huán)境清理，同時(shí)為俄羅斯水文氣象和環(huán)境監(jiān)測(cè)局收集重要數(shù)據(jù)，以便氣象學(xué)家們對(duì)近期冬季天氣作出zui高準(zhǔn)確性的預(yù)測(cè)。該考察活動(dòng)得到了俄羅斯總統(tǒng)*的贊賞，*提議地理學(xué)會(huì)每年都組織浮動(dòng)大學(xué)的北極科研考察活動(dòng)。
9月，俄羅斯國(guó)家納米技術(shù)公司決定向一家美國(guó)企業(yè)擁有的便攜式移動(dòng)電源項(xiàng)目投資2500萬(wàn)美元，以發(fā)展燃料電池技術(shù)。這種移動(dòng)電源使用的燃料為儲(chǔ)存在小盒中的液體丁烷，借助于化學(xué)反應(yīng)可以通過(guò)USB接口向智能手機(jī)、平板電腦、電子書(shū)、MP3播放器等電子產(chǎn)品充電。與鋰電池相比，這種基于燃料電池技術(shù)的便攜式移動(dòng)電源更為可靠。
10月，俄羅斯按照合同完成了對(duì)“熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ITER）計(jì)劃”的供貨，即提供環(huán)向場(chǎng)線圈所用的超導(dǎo)線。ITER裝置是一個(gè)能產(chǎn)生核聚變反應(yīng)的超導(dǎo)托克馬克實(shí)驗(yàn)裝置，被視為是人類解決未來(lái)能源問(wèn)題的希望。超導(dǎo)線構(gòu)成的環(huán)向超導(dǎo)磁體是ITER實(shí)驗(yàn)堆裝置的關(guān)鍵部件之一。
法國(guó) 用鈷合成兩種可替代鉑催化劑的新材料；第二代生物燃料技術(shù)取得突破。
李釗 （本報(bào)駐法國(guó)記者）10月，原子能委員會(huì)、國(guó)家科研中心等機(jī)構(gòu)研究人員成功合成兩種可在中性環(huán)境下工作的鈷催化劑，其中一種由鈷納米粒子組成，它具有兩種不同形態(tài)，可分別對(duì)生成氫氣和產(chǎn)生氧氣的反應(yīng)起催化作用。該催化劑可在兩種形態(tài)間相互轉(zhuǎn)換，成為不含貴金屬的可轉(zhuǎn)換催化劑。這種使用鈷合成兩種可以替代鉑催化劑的新材料，使氫能源制取低成本化成為可能。
9月13日,法國(guó)生物技術(shù)公司Deinove宣布，成功分離出一種稱作“奇球菌”的菌株，能在不需要酶、酵母或抗生素等添加劑的情況下，直接將復(fù)雜的生物原料分解成單糖并轉(zhuǎn)化成乙醇。這種可用來(lái)第二代生物乙醇的細(xì)菌菌株，能簡(jiǎn)化過(guò)程并降低成本。