歐洲人一直致力于開(kāi)發(fā)納米科技,希望該技術(shù)能使各國(guó)在下世紀(jì)擺脫化石燃料。他們特別對(duì)于建立全球性太陽(yáng)能電網(wǎng)有相當(dāng)大的興趣,因?yàn)殛?yáng)光始終照耀著地球。
在最近召開(kāi)的歐洲科學(xué)基金會(huì)大會(huì)上,對(duì)于可持續(xù)能源中的納米科技的基調(diào)相當(dāng)清晰,即歐洲準(zhǔn)備加速發(fā)展納米科技。會(huì)議的重點(diǎn)是太陽(yáng)能,而不是風(fēng)能等其他可持續(xù)能源,這不僅因?yàn)樘?yáng)能是納米技術(shù)最適用的領(lǐng)域,而且作為化石燃料的長(zhǎng)期替代品,太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換擁有最光明的前景。
而提到的納米科技中,涵蓋染料敏化太陽(yáng)能電池(DSCs)和仿生技術(shù)很受歡迎,因?yàn)樗鼈儽憩F(xiàn)出捕獲、存儲(chǔ)太陽(yáng)能的良好前景。
合理分配太陽(yáng)能
人們可以直接捕獲太陽(yáng)能來(lái)發(fā)電和生產(chǎn)燃料,諸如用于發(fā)動(dòng)機(jī)的氫。這種燃料也可以反過(guò)來(lái)在常規(guī)電廠里間接用于發(fā)電。主持這次會(huì)議的瑞典查爾姆斯理工大學(xué)教授本特?卡塞莫表示:“太陽(yáng)能發(fā)電的潛力比風(fēng)能大得多?!?
太陽(yáng)能的一個(gè)缺點(diǎn)是,同風(fēng)能一樣,它跨地區(qū)和時(shí)間的差異很大。因?yàn)樘?yáng)能僅局限在白天,在斯堪的納維亞半島、西伯利亞等高緯度地區(qū)并不充沛。卡塞莫教授說(shuō),由于這個(gè)原因,人們?cè)絹?lái)越關(guān)注構(gòu)建全球性太陽(yáng)能電網(wǎng)的設(shè)想。
卡塞莫教授說(shuō):“如果在太陽(yáng)能最為豐富的地區(qū)進(jìn)行捕獲,然后在全球網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分配,它將足以取代目前很大一部分以化石燃料為基礎(chǔ)的電力。這也將解決晝夜問(wèn)題,從而減少存儲(chǔ)需求,因?yàn)樘?yáng)永遠(yuǎn)照耀著地球?!?
開(kāi)發(fā)納米科技
會(huì)議的相關(guān)資料和獨(dú)立組織表示,在不久的將來(lái),基于硅的固態(tài)技術(shù)有可能主導(dǎo)太陽(yáng)能電池的生產(chǎn),但長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,染料敏化太陽(yáng)能電池和其他前沿科技有可能降低成本。用廉價(jià)的半導(dǎo)體材料生產(chǎn)的強(qiáng)韌的柔性電池片,其強(qiáng)度足以抵御冰雹振動(dòng)的沖擊。
與現(xiàn)有科技條件下最好的硅電池或薄膜電池相比,染料敏化電池雖然效率較低,但其性?xún)r(jià)比更好。歐盟預(yù)計(jì),到2020年,染料敏化太陽(yáng)能電池將對(duì)可再生能源生產(chǎn)做出重大貢獻(xiàn)。染料敏化電池由瑞士科學(xué)家邁克爾?格拉特佐爾發(fā)明,他是瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院洛桑分校的教授,也是本次歐洲科學(xué)基金會(huì)大會(huì)的發(fā)言者和副主席。歐洲科學(xué)基金會(huì)大會(huì)認(rèn)為,在新興的以納米科技為基礎(chǔ)的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化技術(shù)里,將會(huì)有越來(lái)越多的選擇和競(jìng)爭(zhēng)。卡塞莫說(shuō):“我認(rèn)為,一個(gè)重要的事實(shí)是,存在強(qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)。盡管其起步規(guī)模較小,但太陽(yáng)能電力發(fā)展非常迅速,這將推動(dòng)價(jià)格下降,使太陽(yáng)能越來(lái)越具競(jìng)爭(zhēng)力?!?
仿生技術(shù)受關(guān)注
替代能源中最令人興奮的還有仿生技術(shù),這種技術(shù)可以模仿生物有機(jī)體經(jīng)過(guò)億萬(wàn)年進(jìn)化的幾乎完美的過(guò)程。植物和藍(lán)藻等一類(lèi)細(xì)菌能夠進(jìn)行光合作用,吸收陽(yáng)光,將水分解成質(zhì)子和電子,產(chǎn)生能量流,從而生產(chǎn)生命的關(guān)鍵分子“氧”。
仿生技術(shù)可以解決長(zhǎng)期存在的如何有效存儲(chǔ)大量電力的問(wèn)題,最終打開(kāi)電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的閘門(mén),使它們至少在性能和行駛里程上與普通汽車(chē)相比也毫不遜色。
然而仿生技術(shù)和其他新興技術(shù)的商業(yè)實(shí)現(xiàn)仍然十分遙遠(yuǎn)。不過(guò),在從化石燃料轉(zhuǎn)變的過(guò)程中,納米科技已經(jīng)做出重要貢獻(xiàn),提高了現(xiàn)有發(fā)電系統(tǒng)的效率。
美國(guó)麻省理工學(xué)院提出了一種基于病毒的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)。該學(xué)院的安吉拉?貝徹爾的報(bào)告介紹了這種病毒類(lèi)型的細(xì)節(jié)。報(bào)告說(shuō),這種能攜帶大腸桿菌(一種噬菌體)的病毒可以在金等導(dǎo)電金屬上進(jìn)行自我包覆,利用這一點(diǎn)可以制造高容量緊湊型電池。這種系統(tǒng)還有另外的優(yōu)點(diǎn),它可以利用病毒的自然復(fù)制能力進(jìn)行自我組裝。小空間高容量的關(guān)鍵在于病毒建造的納米線的微觀尺寸,這意味著在規(guī)定的容積中,可以裝進(jìn)具有更大表面積的病毒容量。