全球7大前沿技術(shù)，讓太陽能電池效率翻番？

　　目前，美國宇航公司正在設(shè)計(jì)一種空調(diào)，目標(biāo)是為面積約100平方米的公寓或住宅制冷。這種空調(diào)里有一個(gè)小而平的、由某種此類合金制成的多孔楔形體構(gòu)成的圓盤。在圓盤兩側(cè)，固定著一個(gè)環(huán)形永磁體。磁體中空，里面分布著強(qiáng)磁場(chǎng)。當(dāng)圓盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，每一個(gè)磁致熱楔形體會(huì)通過這個(gè)通道而升溫，然后繼續(xù)轉(zhuǎn)出磁場(chǎng)范圍而冷卻。在系統(tǒng)內(nèi)部循環(huán)的液體被這些旋轉(zhuǎn)的楔形體反復(fù)加熱和冷卻，冷卻后的液體就能從房間中吸走熱量。精心設(shè)計(jì)的磁體能夠防止磁場(chǎng)從設(shè)備中溢出，所以它不會(huì)影響到附近的電子儀器或人身上的心臟起搏器。

　　在傳統(tǒng)制冷機(jī)中，核心部件是壓縮機(jī)。而在磁體制冷機(jī)中，核心部件是帶動(dòng)圓盤旋轉(zhuǎn)的馬達(dá)，而馬達(dá)通常要比壓縮機(jī)的能量效率高得多。美國宇航公司的目標(biāo)是在2013年制造出一臺(tái)原型機(jī)，能在達(dá)到同樣制冷能力的情況下將耗電量降低1/3。磁體制冷機(jī)還有一個(gè)額外的顯著優(yōu)點(diǎn)：它只是用水來輸送熱量，“你沒法找到比水更環(huán)保的材料了，”美國宇航公司技術(shù)中心經(jīng)理史蒂文·雅各布斯（Steven Jacobs）說。

　　但是別說把這項(xiàng)技術(shù)實(shí)際應(yīng)用于冰箱和冰柜，即便是僅僅制作一臺(tái)原型機(jī)，也需要跨過許多障礙。首先，如何控制水流通過多孔的楔形體就是個(gè)棘手的問題，因?yàn)閳A盤要以每分鐘360~600轉(zhuǎn)的速度高速旋轉(zhuǎn)。此外，磁體由一種昂貴的釹—鐵—硼合金制成，因此，如果要想商業(yè)化生產(chǎn)，在仍能保持提供足夠強(qiáng)磁場(chǎng)的前提下盡可能小型化也是必要的。正如加拿大維多利亞大學(xué)（University of Victoria）的機(jī)械工程師安德魯·羅（Andrew Rowe）所說：“這是一項(xiàng)高風(fēng)險(xiǎn)技術(shù)，但它有巨大的應(yīng)用潛力，而且就其突出的性能而言，也值得去努力?！?/P>

　　研究人員還在試驗(yàn)其他一些特殊制冷技術(shù)。美國Sheetak公司，正在研發(fā)一種完全不使用制冷劑的制冷設(shè)備，它依賴于一種所謂的“熱電材料”（thermoelectric material），充電時(shí)，這種材料的一面變冷，而另一面變熱。不管怎樣，降低燃料消耗和減少溫室氣體排放總會(huì)為我們帶來一個(gè)清涼的世界。

　　排放處理

　　更清潔的煤炭

　　用鹽來吸收火電廠排放的碳

　　排放處理更清潔的煤炭

　　煤炭是美國最便宜、最豐富的能源，但由于含碳量最高，它也是引起氣候變化的主要原因。工程師設(shè)計(jì)出了多種途徑和方法，以在火力發(fā)電廠排放廢氣前清除掉其中的二氧化碳，但這么做的最大問題是，這些工序會(huì)消耗煤炭燃燒所產(chǎn)生能量的30%，讓所謂的“可清潔燃燒煤炭”概念難以令人信服。

　　然而，清除廢氣中二氧化碳的設(shè)想確實(shí)令人向往，所以，美國能源部高級(jí)研究計(jì)劃局能源項(xiàng)目部以及其他一些機(jī)構(gòu)，一直都在為此類可能降低該工序能耗的研究提供資金支持。

　　其中，美國圣母大學(xué)能源中心（University of Notre Dame’s Energy Center）的一種設(shè)計(jì)尤其引人注目，他們使用了一種被稱為“離子液體”（ionic liquid，本質(zhì)就是一種鹽）的新型材料。這種材料的第一個(gè)好處是，它所能吸收二氧化碳的量，兩倍于其他化學(xué)結(jié)構(gòu)類似的碳吸收材料。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，在吸收過程中，這種鹽會(huì)經(jīng)歷一個(gè)從固態(tài)到液態(tài)的相變，這種變化釋放的熱量能被回收利用，將碳從液體中汲出，便于后續(xù)處置。

　　“我們的模型顯示，應(yīng)該能將（除碳工序的）能耗降低到22%或23%，” 能源中心主任、化學(xué)工程師瓊·F·布倫內(nèi)克（Joan F. Brennecke）說，“我們希望最終能降低到15%。”她的研究團(tuán)隊(duì)正在制造一個(gè)實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的裝置來演示這項(xiàng)技術(shù)。

　　這一技術(shù)聽起來還只是個(gè)理論設(shè)想，事實(shí)上也的確如此?！斑@是一個(gè)全新的概念，”布倫內(nèi)克承認(rèn)，“因?yàn)檫@些材料完全是最新的，”它們出現(xiàn)只有短短兩年。布倫內(nèi)克的研究團(tuán)隊(duì)的工作也才剛剛起步，無法預(yù)料的困難可能隨時(shí)出現(xiàn)。即便這一過程在實(shí)驗(yàn)室里被證明是成功的，把它的規(guī)模放大到能應(yīng)用于發(fā)電廠的級(jí)別，或許也不可行。

　　另外，如果碳汲取過程確實(shí)有效，收集到的碳又該如何存放？科學(xué)家眼中的最佳解決辦法是將它們注入地下多孔的巖石結(jié)構(gòu)中，即所謂的“封存”（sequestration），這種方式已經(jīng)過實(shí)地檢驗(yàn)，但還缺乏大規(guī)模應(yīng)用的驗(yàn)證（參見《環(huán)球科學(xué)》2000年第10期《埋葬二氧化碳》）。另一種離實(shí)用更遙遠(yuǎn)的概念是，將二氧化碳與硅酸鹽混合，即人為復(fù)制自然界中二氧化碳被束縛進(jìn)碳酸鹽巖石的過程，使它喪失活性。

　　除了以上提到的這些困難，那些在煤礦開采和處理毒煤灰過程中的健康和環(huán)境威脅，都會(huì)讓環(huán)保人士一聽到“清潔煤炭”四個(gè)字就火冒三丈。