【能源故事会】拥有“人造树叶” 不愁缺能源
2015-02-13 11:00:00   来源:环球网
内容摘要
美国哈佛大学研究所受树叶的启发,创造出一种利用细菌将太阳能转化为液体燃料的“人造树叶”系统,使用催化剂使阳光将水分解为氢气和氧气,设计一种细菌将二氧化碳加氢转化为液体燃料异丙醇。

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据报道,美国哈佛大学研究所受树叶的启发,创造出一种利用细菌将太阳能转化为液体燃料的“人造树叶”系统,使用催化剂使阳光将水分解为氢气和氧气,设计一种细菌将二氧化碳加氢转化为液体燃料异丙醇。该研究结果发表在美国《国家科学院学报》上。

两年前,诺塞拉说,最重要的秘密是水分解成氢气和氧气的过程。在人造树叶两面分别产生氢气和氧气的薄膜中间夹着日光收集器。将人工树叶放入阳光照射下的水中,人造树叶周围会产生气泡,释放出的氢气能用于为燃料电池产生电力。这些能自给自足的廉价供能单位,对需要电力的偏远地区和发展中国家很有吸引力,但迄今为止的设计都依赖像铂那样昂贵的金属和高成本的制造工艺上。

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为了使这些设备得到更广泛的应用,诺塞拉将用于产生氢气的催化剂铂用镍钼锌合金替代。在叶子的另一面,有一层用钴做的薄膜用来产生氧气。

在新的系统里,一旦仿生叶产生氧气和氢气,氢气会被“喂”给一种真氧产碱杆菌。该细菌中的一种酶把氢还原成质子和电子,并将它们与二氧化碳结合复制更多的细胞。然后,研究人员采用新的方法制造出异丙醇。

研究人员认为,同样的原理可以用于生产药物,如少量的维生素。

这个研究团队的当务之急,是通过优化催化剂和细菌,提高仿生叶片转换太阳能为生物质的能力。与自然界中将阳光转化为生物质1%的光合作用效率相比,他们的目标是实现5%的效率。

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科技推动能源热 看看哪些科技神化了能源

如何轻松回收淋浴水中的能源?

节水的确是一个既省钱又环保的行动,但有些时候我们就是忍不住想要来一个舒舒服服的热水澡,在那个时候,相信大家才不会想那么多。据推算,产生人们所用掉热水的90%的能源最终都是被排入下水道中。事实上,加热水是家居生活中最大的能源消耗之一,你每洗一次热水澡就要浪费掉大量的能源。

不过好消息是,近日,市面上出现了一款名为EcoDrain的设备,它可以在用掉的热水中回收热能。

虽然之前有出现过热回收系统和消耗热能交换器,但它们不仅安装困难而且价格也非常昂贵。但EcoDrain就不同了,它是一根笔直的管子,也就是说,它可以安装在离热水源更近的位置,这样能够回收更多的能源。

EcoDrain的开发商表示,这套系统最多可以回收45%的能源。


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如何收集树木生长的力量?

随着环保意识的增强在面对能源紧缺问题上人们开始利用太阳能风能潮汐能等各种自然资源来改善现有的能源体系结构,尽管目前有相关的产品已经投入商用,但是对于新能源的开发远远不够。近日的英国设计师Adam Shephard和工程师Bill Ballard合作打造了一款能源收集器,收集植物自然成长的力量并存储在电池上。目前这项技术还处于研发过程中。

该项目改变了我们对传统森林功能的理解,通过植物的自然生长能够对收集器产生压力,通过收集这些压力转换为能源保存下来将会是一笔非常可观的能源。


如何利用体温发电?

日本奈良先端科学技术大学院大学的教授河合壮等人日前开发出了可贴于人体、电脑及工厂管道等温热物,利用与空气的温差发电的薄片。这种薄片可通过体温发电,河合教授表示“有望应用于助听器和糖尿病(患者使用的)便携胰岛素注射器等,成为无需电池可有效应对灾害的健康护理用品。”

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日本奈良先端科学技术大学院大学教授河合壮等人日前开发了可利用体温与空气温差发电的全球首个双极型薄片。

据河合教授介绍,虽然已经有人发明了利用温差发电的薄片,但同时拥有正负极的双极型薄片则为全球首个。据称,发电效率为原来的100倍以上。

薄片约厚1毫米,能用手指轻松折叠,也可贴在弯曲的表面上。

若将这种薄片扩大至100平方米,可发电千瓦至兆瓦规模。河合教授表示,“若利用温泉、火力发电站和汽车等的废热,将有可能成为重要的替代能源。”


一节普通电池如何电解水产生氢能源?

近日美国斯坦福大学化学系教授戴宏杰(Hongjie Dai)和同事研发了一款廉价零排放的电解设备,这款设备利用1.5伏特的电池在室温下可将水分解成氢和氧。2015年美国消费者将能够从日本丰田公司和其他制造商那里购买到燃料电池汽车。尽管被誉为零排放汽车,大多数车辆都利用来自天然气,天然气这种矿物燃料将导致全球变暖。

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现在斯坦福大学的科学家们研发了低成本零排放的设备,只要利用一节普通的AAA电池就可以通过水电解产生氢。电池会通过两个电极发送电流,导致水分解成氢和氧气。与其它利用宝贵的金属催化剂的水电解器不同,这款最新设备的电极是由成本并不昂贵且大量存在的镍和铁制成的。

除了产生氢,新的水分离器还能够用于制造氯气和氢氧化钠,后者是一种重要的工业化学物。


找对细菌后,垃圾和粪便统统都能成为绿色能源?

美国著名华裔科学家周楚新博士领衔的团队,将和南京连驰生物能源有限公司进行合作,在南京的垃圾处理发电、秸秆利用和畜禽粪便收集等方面展开合作。

【能源故事会】拥有“人造树叶” 不愁缺能源 科技世界网让细菌“变废为宝”

周楚新在美国研发多年,并已将此技术在美国多个污水处理厂成功应用。“计算机辅助菌种选择技术”是该公司的核心技术。

据了解,当前污水处理的办法多是脱水掩埋,这种处理方法既会造成二次污染,又浪费了能源。而微生物能源系统工程,可以将污水污泥转化为能源的效率提高2-3倍。其中的奥秘,就是因为细菌并不是大家想象中的都是没用的东西,它也能“变废为宝”。

周楚新说:“比如,有的细菌可以将葡萄糖变成酒或醋,有的细菌可以和有机物结合产生甲烷,有的细菌甚至可以直接吃掉另一种细菌发电。”

【能源故事会】拥有“人造树叶” 不愁缺能源 科技世界网使秸秆变成“柴火”

在计算机房,电脑屏幕不停滚动出现全世界最新的“细菌资料”。负责系统的何正宏博士告诉记者,“这个过程类似谷歌搜索,利用人工智能和机器人从几十万上百万的细菌中筛选出有用的菌种,供技术部门培养。”

经过“云计算平台”后,最快、最新的菌类信息就能出现在信息中心里。“以污水为例,我们把经过挑选的高效菌种加入污水处理中,从而使得处理过程中产生更多的甲烷气体。然后,再把甲烷气体转为燃气或发电,整个过程最奇妙的是没有臭味。”何正宏说。

南京夏季和秋季都有大量秸秆焚烧现象,何正宏介绍,“找对细菌后,将其加入秸秆中进行厌氧消化,秸秆就能变成块状的‘柴火’,代替燃煤提供给企业。”

【能源故事会】拥有“人造树叶” 不愁缺能源 科技世界网牛粪也是绿色能源

在养殖场,畜禽的粪便又臭又脏,但是,把它们收集到“智能菌种厌氧消化”系统中,这些粪便也就成了能源。

据悉,一头牛一天产生55千克牛粪,每年排放20吨。每头牛每天的牛粪可以产生3度电,相当于3个美国家庭每天的电视耗电量。如果奶牛场拥有了牛粪收集系统,再配合使用智能菌种厌氧消化,就可以分解产生甲烷气体,这些甲烷气体中的化学能转化为电能,可成为养殖场自身的电力来源。

记者了解到,目前谷歌、雅虎等公司都在美国寻找拥有充足电力的可建造地。而他们的眼光就放在了农场上。


口水可再生,如何用于发电?

对于儿童每天的生活来说,流口水和尿裤子这两件事几乎是不可避免的。哪怕长大以后,清晨醒来发现枕头被口水打湿也是常有的事儿。这些口水因其源源不绝、储量巨大,一直不受人们重视,可实际上,被浪费的口水也是一种珍贵的能源。

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据报道,未来的某天,口水将可以为小型设备提供电能,并且相比风和水流等大型可再生能源,口水这种最普通的资源更易于收集和掌控。

据悉,2014年3月,美国宾夕法尼亚州立大学和沙特阿拉伯阿卜杜拉国王大学的联合研究团队展示了用口水中发电的可能性。这种以微生物为燃料的燃料电池需要用到导电性极强的石墨烯,可以将唾液中的有机物质转化为大约1微瓦的电力,最重要的是,它的成本仅约为2-3美元。

虽然和太阳能发电板相比,口水发电产生的这1微瓦电力听上去很不起眼,但是它的目的本来就不是密集发电。事实上,1微瓦的电能足够支持战场上或者缺水缺电的乡村运行例如诊断化验分析仪的电器。研究人员说,如果这种分析仪是用硅材料制作的,那制作成本仅需50美分。

目前,侯赛因教授和他的团队正在研究如何扩充这种燃料电池的电量。

最新款的电池中,三个燃料电池互相连结,大大增加了电能密度,需要的只是更多口水而已。他说,口水燃料电池已经可以驱动糖尿病测试机、孕检指示器等一系列小型设备。

但口水并不是材料研究科学家们唯一瞄准的对象。据说,侯赛因博士同时也在研究如何利用茶叶发电,并与几家希腊酸奶公司商谈如何利用制造酸奶所生产的废水。


太阳能发电还需借羊儿帮忙?

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在除草的任务面前永远都是羊儿们最称职!日本羊绒纺织知名品牌nikke于2013年10月8日,将三头绵羊放养于其旗下的、位于日本兵库县稻美镇明石市的大规模太阳能发电厂。这三名特殊员工将开始尽职尽责地专注于眼前的工作:吃掉生长过密的、覆盖在太阳能发电板表面的杂草以此来提高其发电效率。

这三头绵羊均是一岁的雄性绵羊,由六甲山牧场(神户市)无偿提供的。原本这三只羊儿曾在一个高尔夫球场放养用来清理生长过剩的杂草。nikke社长佐藤光由表示:“这三只羊儿如今可谓成了我们公司的象征物,可以为单调的发电站增加一缕生机和活力。”

这所发电站原本是利用过去某公司运营的废旧高尔夫场地而发展起来的。预计截止到二月份面积将扩大至二十二万平方米,约安置五万五千枚太阳能发电电池板。总发电量预计将达到约一万七千千瓦,可以提供给3850座公寓使用。其主要发电区域将面向日本的关西地区。



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