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    能源環(huán)保篇

    美國

    頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)牽動(dòng)世界能源格局；太陽(yáng)能電池轉化率再攀新高；國家點(diǎn)火裝置研究目標轉向研究核武器。

    田學(xué)科 （本報駐美國記者）8月，美國對頁(yè)巖氣的開(kāi)采已占天然氣開(kāi)采總量的約四分之一，據稱(chēng)到2035年這一比例將提高到約50％。而到2015年美國將超越俄羅斯成為全球最大天然氣生產(chǎn)國。有外媒評論，美國的頁(yè)巖氣成功開(kāi)發(fā)極有可能成為全球頁(yè)巖油氣開(kāi)發(fā)的“引擎”，驅動(dòng)能源產(chǎn)業(yè)出現一場(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(xiàn)的兩層光伏薄膜，可用于建筑物墻壁和窗戶(hù)；佛羅里達大學(xué)嘗試對石墨烯材料摻雜三氟甲基磺酰胺，處理后的石墨烯太陽(yáng)能電池能量轉化率高達8.6%，創(chuàng )造了全新的轉換紀錄；國家可再生能源實(shí)驗室利用納米技術(shù)制成了轉換效率可達18.2%的黑硅太陽(yáng)能電池，首次證明借助納米結構的半導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；而使用新概念設計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28.3％的轉化效率；用鎢絲制造的設備可直接利用陽(yáng)光的熱能發(fā)電，其光電轉化效率高達37%，性能優(yōu)于目前最好的硅基太陽(yáng)能電池。

    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，設計出一種新焊接技術(shù)，依據表面等離子體光子學(xué)采用一束簡(jiǎn)單的光將納米線(xiàn)焊接在一起，有望促成新式電子設備和太陽(yáng)能設備的出現；麻省理工學(xué)院找到一種可降低硅厚度的新途徑，在保持電池高效的基礎上最高變薄90%，從而降低薄膜太陽(yáng)能電池的制造成本。

    3月，由國家點(diǎn)火裝置所發(fā)射出的激光在經(jīng)過(guò)最后一個(gè)聚焦透鏡后達到2.03兆焦，成為世界上首個(gè)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1.875兆焦，成為目前最亮的“人造太陽(yáng)”。而12月，國家點(diǎn)火裝置扭轉研究方向，焦點(diǎn)由“能源”變?yōu)榱?ldquo;核武器”。眾多物理學(xué)家情感和理智都難以接受而對這一決議大加批評，認為政府考慮輕率，對核聚變能源的探索將使美國在新一輪科技競爭中站穩腳跟，更有可能推動(dòng)人類(lèi)文明的進(jìn)程。而現在卻選擇了保持自己威懾力的武器庫。

    洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗室等機構首次演示了利用熱管冷卻小型核反應堆，借助平頂裂變實(shí)驗產(chǎn)生了24瓦電力，并驅動(dòng)了內華達國家安全網(wǎng)站設備的斯特林引擎，總花費不到100萬(wàn)美元。這次成功演示證明，可靠的小型核反應堆有望被用作新型太空飛行動(dòng)力系統。

    能源部布魯克海文國家實(shí)驗室開(kāi)發(fā)出用于電解水的催化劑，采用相對廉價(jià)的材料解決了從清潔水中獲取氫氣的問(wèn)題，研發(fā)的鎳鉬氮化物催化劑為納米片狀結構，開(kāi)啟了新的有效氫催化模式；薩瓦那河國家實(shí)驗室利用含三氫化鋁的輕型材料制成了小型儲氫容器，該材料具有極高的儲氫能力，還具有較低的質(zhì)量和有利的放電狀態(tài)。實(shí)驗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)大規模制造便攜式發(fā)電系統鋪平了道路，在軍用和商用領(lǐng)域都可能得到應用；羅徹斯特大學(xué)將一種納米晶體與廉價(jià)的鎳催化劑結合，改進(jìn)了一種光照制氫系統，穩定性強、能持續生產(chǎn)氫氣且成本低廉。

    為解決核廢料存儲問(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。

    勞倫斯伯克利國家實(shí)驗室利用一種對人類(lèi)無(wú)害的病毒，開(kāi)發(fā)出將機械能轉換成電能的技術(shù)。其利用特別設計的病毒涂在電極上，用手指輕敲郵票大小的電極，病毒即會(huì )將敲擊的力量轉換成電流。新技術(shù)首次向個(gè)人發(fā)電機、在納米器件中使用驅動(dòng)器及基于濾過(guò)性毒菌的電子設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，這種微型發(fā)電機能“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(lèi)機械能轉化為電，能用來(lái)制造自供電的觸摸屏，在電子產(chǎn)品、環(huán)境監測以及醫療設備制造等領(lǐng)域具有巨大的應用潛力。

    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(zhù)傳統電池的組件；倫斯勒理工學(xué)院的研究人員將世界上最薄的材料石墨烯制成一張紙，用激光或照相機閃光燈的閃光震擊，將其弄成“千瘡百孔”狀，致使該片材內部結構間隔擴大，以允許更多的電解質(zhì)“潤濕”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行。

    英國

    政府仍支持核電；公布碳捕獲與儲存項目（CCS）計劃路線(xiàn)圖；推出《英國生物能源戰略》。

    劉海英 （本報駐英國記者）自2011年3月日本大地震引發(fā)福島核電站事故后，英國關(guān)于核能的爭論久久不歇，直至2011年10月福島核事故最終調查報告表明核能對于英國來(lái)說(shuō)是安全亦是不可或缺的。此后，英國政府開(kāi)始鼓勵核能領(lǐng)域的研究，新建核電站項目再次步入視野。雖然在2月底，時(shí)為世界上最老的現役核電站——英國奧爾德伯里核電站正式退役，但其后英國Horizon核電項目的國際招標表明了英國對核電的支持態(tài)度。

    4月，英國在首個(gè)CCS路線(xiàn)圖中提出，投入10億英鎊啟動(dòng)新一輪的CCS招標計劃；投資1.25億英鎊資助CCS技術(shù)研發(fā)，其中包括投入1300萬(wàn)英鎊建立英國CCS研究中心。

    4月下旬，英國政府在第三屆清潔能源部長(cháng)級會(huì )議期間推出《英國生物能源戰略》，并在10月出資200萬(wàn)英鎊鼓勵企業(yè)進(jìn)行生物能源技術(shù)研發(fā)。

    除繼續加強海上風(fēng)能的建設投入外，英國開(kāi)始關(guān)注潮汐能的利用。1月，政府宣布英國西南部為英國第一個(gè)海洋能源區，立志將此地區建成利用海洋可再生能源的典范；4月，能源與氣候變化部啟動(dòng)海洋能源陣列示范項目，出資2000萬(wàn)英鎊支持兩個(gè)潮汐能商業(yè)化前的示范項目。

    7月，研究人員利用X射線(xiàn)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)一種可大規模使用且經(jīng)濟高效的碳捕獲和存儲方法；9月，研究人員借助一種名為羅爾斯通氏菌的細菌，將廢棄食用油作為原料生產(chǎn)可降解塑料，這一技術(shù)工業(yè)化生產(chǎn)后可大大減少環(huán)境污染；11月，包括英國科學(xué)家在內的一國際研究團隊研制出一種新型催化劑，可在150攝氏度這個(gè)相對較低溫度下直接將甲醇轉化為氫，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等設備的小型、高效燃料電池的關(guān)鍵。

    俄羅斯

    研制acetam的火箭發(fā)動(dòng)機新燃料；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)電源項目。

    張浩 （本報駐俄羅斯記者）2月，俄羅斯動(dòng)力機械科研生產(chǎn)聯(lián)合體創(chuàng )新中心對外表示，研制出一種稱(chēng)為acetam的火箭發(fā)動(dòng)機新燃料。這種燃料能顯著(zhù)提高火箭的動(dòng)力載荷效率和經(jīng)濟性，使用該燃料的運載火箭能將運往地球同步軌道的負載量提高近30%，同時(shí)增強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)機將逐漸取代煤油—氧發(fā)動(dòng)機，發(fā)射成本每年可節約數十億盧布。

    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)?？疾礻犌巴ㄌm士約瑟夫地群島進(jìn)行生態(tài)環(huán)境考察，對兩個(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)境監測局收集重要數據，以便氣象學(xué)家們對近期冬季天氣作出最高準確性的預測。該考察活動(dòng)得到了俄羅斯總統普京的贊賞，普京提議地理學(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，俄羅斯國家納米技術(shù)公司決定向一家美國企業(yè)擁有的便攜式移動(dòng)電源項目投資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存在小盒中的液體丁烷，借助于化學(xué)反應可以通過(guò)USB接口向智能手機、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)電源更為高效可靠。

    10月，俄羅斯按照合同完成了對“國際熱核聚變實(shí)驗堆（ITER）計劃”的首次供貨，即提供環(huán)向場(chǎng)線(xiàn)圈所用的超導線(xiàn)。ITER裝置是一個(gè)能產(chǎn)生核聚變反應的超導托克馬克實(shí)驗裝置，被視為是人類(lèi)解決未來(lái)能源問(wèn)題的希望。超導線(xiàn)構成的環(huán)向超導磁體是ITER實(shí)驗堆裝置的關(guān)鍵部件之一。