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新的研究表明,太阳能可以缓解全球变暖

美国能源部阿尔贡国家实验室的一名科学家在《美国参考》杂志3月刊上发表的一份报告中说,太阳能具有减少温室气体和提高能源效率的能力今天的物理

上个月,联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)发布了一份报告,确认全球变暖是我们的责任,并将日益严重的威胁归咎于人为燃烧化石燃料。

在《今日物理》的一篇文章中,作者之一George Crabtree, Argonne公司材料科学部的高级科学家和主任,Nathan Lewis,加州理工学院的化学教授和分子材料研究中心的主任,谈到了增加太阳能转化作为化石燃料替代品的机会。

目前,80%到85%的能源来自化石燃料。然而,化石燃料资源的范围是有限的,在地球表面下分布不均。当化石燃料通过燃烧转化为有用的能源时,它经常产生对人类健康有害的环境污染物和威胁全球气候的温室气体。相比之下,太阳能资源广泛可用,对环境和气候有良好的影响,是一种很有吸引力的替代能源。

克莱布特里说:“阳光不仅是地球上最丰富的能源资源,也是用途最广泛的能源之一,可以很容易地转化为电能、燃料和热能。”“挑战在于将其转换效率提高5到10倍。这需要理解纳米尺度上的基本转换现象。我们只是触及了这个丰富的研究领域的表面。”

Argonne对所有三种太阳能转换路线进行前沿基础研究。该实验室正在利用复杂的原子层沉积技术制造下一代纳米结构太阳能电池,这种技术用廉价的二氧化钛和化学染料取代了昂贵的硅。它的人工光合作用程序模拟大自然,使用简单的化学成分将阳光、水和二氧化碳直接转化为氢、甲烷和乙醇等燃料。它的热电材料程序从太阳获取热量,并将其直接转化为电能。

今天的物理本文基于美国能源部赞助的太阳能利用基础能源科学研讨会的报告中所包含的结论。克莱布特里和刘易斯担任了研讨会的共同主席和报告的主要编辑。报告的主要结论确定了在以下领域提高太阳能效率的机会:
  • 电:重要的研究进展在于开发新的、更便宜的太阳能电池材料,包括有机物、薄膜、染料和穿梭离子,以及理解纳米结构界面上电荷转移的动力学。

  • 燃料:太阳能光子可以通过培育或基因工程设计植物更有效地转化为化学燃料,以新颖的结构连接自然光合作用途径,并使用人工生物启发的纳米尺度系统。

  • 热:控制在批量合成的大小,密度和纳米点的夹杂物分布可以提高热电性能,实现更可靠和廉价的电力
    利用太阳的热量产生的物质
作为美国第一个国家实验室,Argonne国家实验室在各个学科领域开展基础和应用科学研究,从高能物理学到气候学和生物技术。自1990年以来,阿贡与600多家公司、众多联邦机构和其他组织合作,帮助提升美国的科学领导地位,为国家的未来做好准备。Argonne由UChicago Argonne, LLC为美国能源部科学办公室管理。

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