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诺奖得主朱棣文和崔屹展望新材料!

导读: 新材料为新能源生产、电能和化学能储存、提高能量效率以及实现更好的能源管理体系起到了决定性的推动作用!

能源是推动人类社会进步的根本物质基础,在环境问题日益严峻和化石能源储量日益枯竭的条件下,地球已经难以为不断增长的能源需求买单。这时候,以纳米材料为主的新材料开发,为人类获取、运输、储存、分配和管理可持续清洁能源带来了曙光。新材料为新能源生产、电能和化学能储存、提高能量效率以及实现更好的能源管理体系起到了决定性的推动作用!

有鉴于此,1997年诺贝尔物理学奖得主、美国第12任能源部部长、斯坦福大学教授朱棣文、斯坦福大学教授崔屹和斯坦福大学Nian Liu博士在最新的Nature Materials中,就新材料对光伏器件、电池、太阳能与化学能转换三大可持续能源系统的研究展开了深入讨论,并展望了新材料今后在可持续能源应用中的研究方向。 

诺奖得主朱棣文和崔屹展望新材料!

图1.朱棣文、崔屹和Nian Liu

自工业革命以来,尤其是1950年以来,化石能源的燃烧带来大量温室气体排放,譬如CO2、CH4、N2O以及含氟气体等。温室效应导致大量的干旱、洪灾、海平面上升,以及诸多不可预测的灾难。

老子曰:不谙变通者,必将毁于执。开发可持续清洁能源,是人类社会不至于毁灭的当务之急和根本策略。根据目前可预测情况来看,未来可持续清洁能源将极大地依靠MOF、催化剂等纳米材料来实现碳捕获、太阳能转化、电动汽车的全面推行、建筑物的低碳化以至于最终实现碳的零排放。  

诺奖得主朱棣文和崔屹展望新材料!

图2. 未来可持续清洁能源体系

一、从光伏器件来看

太阳能模块的价格已经从2008年的3美元/W降低到2016年的0.5美元/W(按照1个太阳光照强度产生1 W计算)。2011年,美国能源部太阳能技术方案(SunShot)计划,到2020年实现发电整体成本达到0.06美元/kWh(工业)和0.09美元/kWh(住宅),到2030年实现发电整体成本达到0.03美元/kWh(工业)和0.05美元/kWh(住宅)。

在迪拜等太阳辐照强的地方,现在太阳能发电整体成本已经达到0.03-0.04美元/kWh。  

诺奖得主朱棣文和崔屹展望新材料!

图3. 太阳能面板

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