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    來源： 中國科技網(wǎng)

    能源環(huán)保篇

    美國

    頁巖氣開發(fā)牽動世界能源格局；太陽能電池轉化率再攀新高；國家點火裝置研究目標轉向研究核武器。

    田學科 （本報駐美國記者）8月，美國對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，美國的頁巖氣成功開發(fā)極有可能成為全球頁巖油氣開發(fā)的“引擎”，驅動能源產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)一場革命。

    加州大學洛杉磯分校將聚合物太陽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；佛羅里達大學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；國家可再生能源實驗室利用納米技術制成了轉換效率可達18.2%的黑硅太陽能電池，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能電池；萊斯大學利用納米粒子可直接將太陽能轉換成蒸汽，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能電池。

    科學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，設計出一種新焊接技術，依據(jù)表面等離子體光子學采用一束簡單的光將納米線焊接在一起，有望促成新式電子設備和太陽能設備的出現(xiàn)；麻省理工學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%，從而降低薄膜太陽能電池的制造成本。

    3月，由國家點火裝置所發(fā)射出的激光在經(jīng)過最后一個聚焦透鏡后達到2.03兆焦，成為世界上首個2兆焦能量的紫外激光，即使在經(jīng)過光學損耗后，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”。而12月，國家點火裝置扭轉研究方向，焦點由“能源”變?yōu)榱?ldquo;核武器”。眾多物理學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(wěn)腳跟，更有可能推動人類文明的進程。而現(xiàn)在卻選擇了保持自己威懾力的武器庫。

    洛斯阿拉莫斯國家實驗室等機構首次演示了利用熱管冷卻小型核反應堆，借助平頂裂變實驗產(chǎn)生了24瓦電力，并驅動了內(nèi)華達國家安全網(wǎng)站設備的斯特林引擎，總花費不到100萬美元。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力系統(tǒng)。

    能源部布魯克海文國家實驗室開發(fā)出用于電解水的催化劑，采用相對廉價的材料解決了從清潔水中獲取氫氣的問題，研發(fā)的鎳鉬氮化物催化劑為納米片狀結構，開啟了新的有效氫催化模式；薩瓦那河國家實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，還具有較低的質量和有利的放電狀態(tài)。實驗證明其氫釋放率適合為小型商用燃料電池提供動力，為未來大規(guī)模制造便攜式發(fā)電系統(tǒng)鋪平了道路，在軍用和商用領域都可能得到應用；羅徹斯特大學將一種納米晶體與廉價的鎳催化劑結合，改進了一種光照制氫系統(tǒng)，穩(wěn)定性強、能持續(xù)生產(chǎn)氫氣且成本低廉。

    為解決核廢料存儲問題，科學家研制出一種晶體化合物“圣母大學硼酸釷-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驗室利用一種對人類無害的病毒，開發(fā)出將機械能轉換成電能的技術。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，病毒即會將敲擊的力量轉換成電流。新技術首次向個人發(fā)電機、在納米器件中使用驅動器及基于濾過性毒菌的電子設備邁出富有前景的一步；佐治亞理工學院開發(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”到一根羽毛飄落下來產(chǎn)生的壓力，能將散步這類機械能轉化為電，能用來制造自供電的觸摸屏，在電子產(chǎn)品、環(huán)境監(jiān)測以及醫(yī)療設備制造等領域具有巨大的應用潛力。

    萊斯大學研究人員開發(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(nèi)部結構間隔擴大，以允許更多的電解質“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）計劃路線圖；推出《英國生物能源戰(zhàn)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說是安全亦是不可或缺的。此后，英國政府開始鼓勵核能領域的研究，新建核電站項目再次步入視野。雖然在2月底，時為世界上最老的現(xiàn)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CCS路線圖中提出，投入10億英鎊啟動新一輪的CCS招標計劃；投資1.25億英鎊資助CCS技術研發(fā)，其中包括投入1300萬英鎊建立英國CCS研究中心。

    4月下旬，英國政府在第三屆清潔能源部長級會議期間推出《英國生物能源戰(zhàn)略》，并在10月出資200萬英鎊鼓勵企業(yè)進行生物能源技術研發(fā)。

    除繼續(xù)加強海上風能的建設投入外，英國開始關注潮汐能的利用。1月，政府宣布英國西南部為英國第一個海洋能源區(qū)，立志將此地區(qū)建成利用海洋可再生能源的典范；4月，能源與氣候變化部啟動海洋能源陣列示范項目，出資2000萬英鎊支持兩個潮汐能商業(yè)化前的示范項目。

    7月，研究人員利用X射線技術，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，包括英國科學家在內(nèi)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、高效燃料電池的關鍵。

    俄羅斯

    研制acetam的火箭發(fā)動機新燃料；啟動“北極浮動大學”科研考察活動；投資發(fā)展便攜式移動電源項目。

    張浩 （本報駐俄羅斯記者）2月，俄羅斯動力機械科研生產(chǎn)聯(lián)合體創(chuàng)新中心對外表示，研制出一種稱為acetam的火箭發(fā)動機新燃料。這種燃料能顯著提高火箭的動力載荷效率和經(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%，同時增強高超音速宇宙飛行器的發(fā)射動力。使用新燃料的火箭發(fā)動機將逐漸取代煤油—氧發(fā)動機，發(fā)射成本每年可節(jié)約數(shù)十億盧布。

    8月，由俄地理學會組織的“北極浮動大學”科研考察活動正式啟動?？疾礻犌巴ㄌm士約瑟夫地群島進行生態(tài)環(huán)境考察，對兩個島嶼展開環(huán)境清理，同時為俄羅斯水文氣象和環(huán)境監(jiān)測局收集重要數(shù)據(jù)，以便氣象學家們對近期冬季天氣作出最高準確性的預測。該考察活動得到了俄羅斯總統(tǒng)普京的贊賞，普京提議地理學會每年都組織浮動大學的北極科研考察活動。

    9月，俄羅斯國家納米技術公司決定向一家美國企業(yè)擁有的便攜式移動電源項目投資2500萬美元，以發(fā)展燃料電池技術。這種移動電源使用的燃料為儲存在小盒中的液體丁烷，借助于化學反應可以通過USB接口向智能手機、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的便攜式移動電源更為高效可靠。

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