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2012年世界科技發(fā)展回顧（能源環(huán)保）
閱讀：893 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) 頁巖氣開發(fā)牽動(dòng)世界能源格局；太陽能電池轉(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)頁巖氣的開采已占天然氣開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)的頁巖氣成功開發(fā)極有可能成為頁巖油氣開發(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能電池；萊斯大學(xué)利用納米粒子可直接將太陽能轉(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”。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。
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題，的鎳鉬氮化物催化劑為納米片狀結(jié)構(gòu)，開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)人類無害的病毒，開發(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”到一根羽毛飄落下來產(chǎn)生的壓力，能將散步這類機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電，能用來自供電的觸摸屏，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。這種石墨烯陽極材料比如今鋰離子電池中慣用的石墨陽極充電或放電速度快10倍，甚至在超過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)來說是安全亦是*的。此后，英國(guó)政府開始鼓勵(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程，有望帶來一種可大規(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USB接口向智能手機(jī)、平板電腦、電子書、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能源問題的希望。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。這種可用來第二代生物乙醇的細(xì)菌菌株，能簡(jiǎn)化過程并降低成本。