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)計一種空調(diào)，目標是為面積約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)，固定著一個環(huán)形永磁體。磁體中空，里面分布著強磁場。當圓盤旋轉(zhuǎn)時，每一個磁致熱楔形體會通過這個通道而升溫，然后繼續(xù)轉(zhuǎn)出磁場范圍而冷卻。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)計的磁體能夠防止磁場從設(shè)備中溢出，所以它不會影響到附近的電子儀器或人身上的心臟起搏器。

　　在傳統(tǒng)制冷機中，核心部件是壓縮機。而在磁體制冷機中，核心部件是帶動圓盤旋轉(zhuǎn)的馬達，而馬達通常要比壓縮機的能量效率高得多。美國宇航公司的目標是在2013年制造出一臺原型機，能在達到同樣制冷能力的情況下將耗電量降低1/3。磁體制冷機還有一個額外的顯著優(yōu)點：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。

　　但是別說把這項技術(shù)實際應(yīng)用于冰箱和冰柜，即便是僅僅制作一臺原型機，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棘手的問題，因為圓盤要以每分鐘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磁場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（University of Victoria）的機械工程師安德魯·羅（Andrew Rowe）所說：“這是一項高風險技術(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，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為我們帶來一個清涼的世界。

　　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)想確實令人向往，所以，美國能源部高級研究計劃局能源項目部以及其他一些機構(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，美國圣母大學能源中心（University of Notre Dame’s Energy Center）的一種設(shè)計尤其引人注目，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。這種材料的第一個好處是，它所能吸收二氧化碳的量，兩倍于其他化學結(jié)構(gòu)類似的碳吸收材料。另一個優(yōu)點是，在吸收過程中，這種鹽會經(jīng)歷一個從固態(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%?！彼难芯繄F隊正在制造一個實驗室規(guī)模的裝置來演示這項技術(shù)。

　　這一技術(shù)聽起來還只是個理論設(shè)想，事實上也的確如此?！斑@是一個全新的概念，”布倫內(nèi)克承認，“因為這些材料完全是最新的，”它們出現(xiàn)只有短短兩年。布倫內(nèi)克的研究團隊的工作也才剛剛起步，無法預(yù)料的困難可能隨時出現(xiàn)。即便這一過程在實驗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)電廠的級別，或許也不可行。

　　另外，如果碳汲取過程確實有效，收集到的碳又該如何存放？科學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)過實地檢驗，但還缺乏大規(guī)模應(yīng)用的驗證（參見《環(huán)球科學》2000年第10期《埋葬二氧化碳》）。另一種離實用更遙遠的概念是，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，都會讓環(huán)保人士一聽到“清潔煤炭”四個字就火冒三丈。