能量：关于流程

如何获取，使用，保存或避免能源需求是今天引人注目的主题。我们的许多产品以来，由于工业革命依赖于能源，而不是其他两个关键参数，信息和结构。这种依赖导致了对环境的昂贵负担，但生活世界提供了解决的希望。首先了解性质中能量的动态非常重要。

在描述我们将能量流动，材料循环和食物网谈至关键组件的自然界。由于我们如何构建现象，能量被描述为流量而不是一个循环。阳光，我们的终极能源来源，流经我们的世界，进入太空，而碳在我们的生物圈内无休止地回收。

在空间耗散的路上，这种阳光弥补了整个世界，能够做出工作的能力和生活中的生活生物可以除以它们如何使用它。你要么用阳光（自触发）或你没有（异质术）。如果你不制作自己的食物，你可以吃其他人（食草动物，食肉动物）或他们的废物产品（分解者）。自动侵蚀将阳光转化为光合作用中的化学能量，并使我们全部取决于糖和氧气。糖通过细胞呼吸燃烧以进行工作，并且我们的动物也呼气二氧化碳，这只是自动萎缩需要制作糖的东西。井井有条;非常完整。

我们可以从中学到什么？

首先，从一个源，太阳和访问它是恒定的能量流动是普遍的。

2.这种能量是通过生产标准单位的生产：ATP，糖磷酸盐分子是生物能源使用的基本小部件。您可以存储它，运输它，随时使用它，随时使用它，轻松快速地回收它以重复使用。

3. atp的标准化成分是无休止的，在自触发和异术之间的优雅互补和连续交换原材料中无休止。每个缔约方的无效副产品是对方生产能源和材料的原料。

4.虽然能量流过系统朝向熵和空间的真空，但生物学世界正忙于建立自己，基本上以相反的方向朝向更多的顺序，而不是更少。这在整个系统中罢工了一个原则平衡。

我们还设计了一个甚至接近这个的能源系统？不......但我们自己不要太辛苦。这些过程中的大部分过程仍然是一个谜，我们根本没有技术能力来生产类似的有机（和信息丰富）材料，更不用说控制它们的使用。然而，在模仿这种奇迹循环中提出了重要的脚步，我将在这里提到其中两个。

作为分裂水，光合作用，如复合物，它们可以描述为分裂水。一种植物在水（H2O）和二氧化碳（CO 2）中，并希望将每个分子的一部分结合以使其糖。因此，它需要将氢气分离出水中并将其与来自二氧化碳的碳结合。谢天谢地，它抛出了剩余的氧气。

Massachusetts理工学院的能源和化学教授Daniel Nocera已经花了大部分职业生涯看待这种现象。最近，他的实验室提出了一种廉价和有效地将水廉价和高效地分成氢气和氧气的方法，并提出了我们将这种能力纳入太阳能电池板阵列。在阳光期间，来自光伏板的过量电力将用于分割水，并且两个组分将在燃料电池中重新组合。晚上，燃料电池将动力电器和电动汽车。来自燃料电池的过量水将进入系统，以进一步分裂第二天。前进是在相对廉价的催化剂中，磷酸盐/钴电极可以在室温，正常气氛和中性pH下采用。

Nocera和同事还想从这个过程中生产燃料。正如植物结合氢和碳使糖一样，他们希望将两种元素结合起来使碳氢化合物如甲醇燃料。由于作为燃料的原料用作原料的碳将来自现有二氧化碳，因此当燃料燃烧时，它将是碳中性的。一个来源;许多产品。

另一个团队在麻省理工学院，这是一个学生设计团队，还推进了基于太阳能的能源系统的实际应用。这支球队Heliotrope设计了一种用于跟踪太阳的被动结构，因为植物所做的，以便优化太阳能电池板曝光。没有电机，没有电，没有呼啸噪音。只需使用两种金属的不同膨胀性能朝光朝光弯曲的亮相设计。在炉恒温器中使用类似的双元素带，以弯曲电触点并在太热时关闭锅炉。两者都是无源控制系统，利用简单的反馈。这里的设计人员使用了材料中的信息来更换电机的能量以自动定位它们的面板。

这两个例子都表明，科学家和工程师正在朝着更加集成的太阳能收集系统将碎片放在一起，并且我们越来越靠近我们周围的精彩模型。

Tom Mckeage教授在加州艺术学院和加利福尼亚大学伯克利的生物启发设计。他是Biodraeammachine的创始人和总裁，这是一个非营利性教育研究所，将生物启发设计和科学教育带到K12学校。

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