表面科学和表面技术——能源转换的最优媒介

清风明月

表面科学和表面技术——能源转换的最优媒介
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7 D% [' y8 C8 |: X( T" g% f美国加利福尼大学教授盖博·索马杰发表演讲
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       非常高兴参加这个论坛，自从1992年以来我多次来北京，中国人应该对中国在科技、教育、文化各个领域所取得的巨大成就而感到自豪。科技的发展是用来满足人们的需求，我认为对这一领域的发展来说做出重大贡献的一位，也是我的好朋友，像教师一样的人物——谢西德教授，他曾经在中国任教，在中国为科学技术的发展做出重大的贡献，我想把今天的演讲献给他。

3 u$ u' ^( M- E# }3 X       对我们来说能源的转换和环境改善表面是最主要的媒介。现在有三种表面结构的存在，大家可以从图片上看出一种是单晶的表面，像绿叶的表面就是单晶表面，还有一种是纳米粒子的表面，纳米粒子在很多物质中都存在，还有一种表面是内部表面，在很多物质当中都存在，比如说硅石当中都存在。这种表面存在的越多，利用潜力就越大。
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% n& ~9 {* C4 }5 j2 m9 }       比如说在人类，一个刚出生的婴儿在体内存在很多内部表面结构。今天我的演讲的重点就是为了人类文明在城市化进程中能够继续存在，我们应该做什么，首先需要做的是清洁的空气。清洁的空气因为催化能量转化技术得到加强，我也参与了这项研究，特别是研究如何使机动车的尾气通过催化转化减少污染物的排放。这种转换器是这样的，在洛杉矶得到应用，而且对提高空气质量有很大的作用。洛杉矶的空气质量在过去几年当中有了大量的提高，主要是二氧化氮以及其他污染性气体的数量有了明显下降，在2007年在洛杉矶每人开车，人们每天要行使3亿英里的距离，比 1997年增长两倍，使用这个转换器使空气质量有较大的提高，所以洛杉矶的空气质量还非常好。在不久的将来北京可以使用这个技术提高北京的空气质量。在不同气体之间产生反映形成对空气质量没有较大危害的气体，第二就是清洁的水源，这对每个人来说都非常重要，比如我们可以通过沸石，含有内部表面结构的材料实现水的净化。从这张图表可以看到使用沸石的转换机制可以使我们进一步净化水源，而且同时释放出氧气，同时吸收了一定的热量，这样可以进一步加强氧气的数量。而且水体得到进一步净化，直到最后水的净化程度已经达到饮用水的标准。
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6 u1 z, n3 `. P/ I/ _" a       全球的能源消费正在不断增长，发展中国家能源需求量要比发达国家的增长幅度要大，但是发达国家他们的能源需求也在不断增长，我们也在解决这个问题。能源的消费，人们的预期是在2020年将会增长两倍。这张图表很有意思，左边树项部分显示国家的GDP，也就是人均GDP的数值。在美国人均GDP大概是四万美元，对中国是在中间这部分，大家也可以看到。看一看能效问题，两种实用能源的方式，谈到能效你是希望自己能够在角落里，比如像孟加拉这个问题，他们虽然不富有，但是能很好使用能效。实际上在很大程度上因素取决于你使用什么样的化学元素。使用化学元素应该有这种选择性，也就是使用不会产生负面影响，不会产生废弃物的化学元素，所以用选择性的方式可以尽可能降低对空气的污染。

& ~2 }. i* k/ T! h. L" [2 R9 s& t       通过不同的化学反映过程可以产生新的化学元素的组成结构，有很多对空气来说是污染很少的。比如对于乙烷气体可以通过不同方式来产生像苯、丙烷等不同气体，通过不同方式实现气体的产生。同时比如聚丙烯也有各种存在的用途，有全硅的聚丙烯，像制造袜子这样柔软的，也可以用于制造汽车零部件。燃料和化学物质这种气体会产生不同的东西，会产生释放热量的反映。

       对于这些合成气体，原材料在中美都是广泛存在的，比如说煤、水、甲烷，把它们进行化学反应就会产生想得到的产品。对于铂这种纳米粒子就取决于它的大小和形状。目前对选择性科学性研究不深，这方面研究有限。对于油气的产量在2010年达到高峰，在美国实际上这种产量已经达到高峰。美国现在对于油气资源的产量远远不能满足对于能源的需求。

( K5 r5 h* d7 ~# }       谈到太阳能这方面，现在伯克利大学正在积极推动的一个新的技术领域，主要有三种研究办法看起来非常有前景，一个是光合作用的应用，如何提高光合作用的有效率，我们应该进一步进行研究。我们应该保证如何进一步提高光合作用的过程才能够进一步保证实现生产出更多的氧气。还有就是光伏电池的使用，把太阳能转化为电能，这是一个非常典型的利用光伏电池的情况。它的能效大概20—24%，我们应该把这种能效进一步提高来使用，比如说纳米科学等其他新的科学技术的研究成果来提高这方面的效率。
- f6 o3 P3 l, X; D7 W3 ?（据千龙网）