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1、国外节能减排新技术荟萃节能减摊TECHN0LoGYAND【ARKETVo1.18,No.3,2021国外节能减排新技术荟萃网状太空垃圾回收器太空垃圾指的是绕地球轨道运行的无用的人造物体,这种高速运行物体很容易给正在运行的卫星和飞船造成危险,而由于其数量庞大,分布又无规律,如何回收和处理一直是一个难题.目前13本宇宙航空开发研究机构(JAXA)的研究人员正在开发一种网状的回收处理器材,争取一劳永逸地解决这个问题.这种处理器材被称为太空垃圾去除系统,由JAXA和一家名为I3东制网的公司共同研制.研究人员设想,首先由火箭将装有太空垃圾去除系统的卫星发射到一定轨道上,然后由卫星的机器臂把这种长数公里的
2、金属网状器材罩住要处理的太空垃圾,再将网与卫星切除.由于太空垃圾外面的金属网状器材在绕地球运行的过程中会自然带电,在地球磁场的影响下,被网住的太空垃圾就会缓缓下降,最终在大气层中烧毁.这种太空垃圾去除系统的材料主要是铝线和不锈钢纤维,研究人员将这两种材料相互缠绕成直径约一毫米的银色的细丝,其不但导电性能良好,而且十分轻巧柔软.整个系统是由3根这样的细丝编制而成的网状结构,这样在具体操作过程中即使有一根断掉,也不影响整个系统的结构强度.这种系统由于在网住太空垃圾后可以利用磁力让其自然掉人大气层,具有操作简便,费用相对低廉等优点.日本邮船超级环保船2030日本邮船率先开展了船舶cO减排的研究活动,
3、方案在2030年打造完成集装箱船13本邮船超级环保船2030.这艘船综合了目前所有的先进环保技术,与当前的集装箱船相比,可以实现CO269%.船体轻量化是一大重点.该船船体上方覆盖了像布一样可以卷起来的太阳能面板.船体较宽,且极其平坦.数个形状类似昆虫翅膀的帆利用风的张力,形成船只前进的推进力.这样一艘船如果在收帆状态下浮于海面,或许可以看成是一个巨大的面板.该船使用的材料将不再使用铁,而正在研究采用韧性较强且极轻的碳纤维树脂.减少船体摩擦的空气润滑系统.为了进一步减少船的摩擦阻力,日本邮船与三菱重工共同开发了“空气润滑系统.该系统通过安装于船体前部的风扇,从船底强力排放出空气,用气泡覆盖整个
4、船底,提升与海水的润滑效果,减少摩擦阻力.ll58可使推进效率提升的节能装置MT-FAST.这一技术是通过改变流入螺旋桨内水流的角度,控制旋流,增加推进力.同时,为了大幅减少cO2于F放,13本邮船还方案从柴油发动机过渡到燃料电池.镓氮砷合金材料太阳能电池硅太阳能电池的效率一般只能到达20%,效率更高的电池都很复杂,也很昂贵.美国劳伦斯?伯克利国家实验室科研人员伍雷戴克?瓦卢克维领导的研究小组,用一种名为镓氮砷(GaNAs)合金的特殊材料和简单的组合方法,使他们制造的多带型太阳能电池效率到达40%以上.在标准半导体太阳能电池中,带隙将电池分成导带和价带,靠光子激发带隙两边的电子一空穴对来产生电
5、流.只有能量超过带隙的光子能产生电流,这导致了太阳能能量转化的门槛:小的带隙能吸收更多光子,产生更大电流但电压缺乏,而大的带隙能产生更大电压却电流有限,因此大局部太阳光子不能被吸收.这一门槛意味着,要让太阳能电池更高效,必须在不同的板层用不同的带隙进行复杂的叠装,让电池不同局部吸收不同的太阳光谱.GaNAs半导体合金具有独特的电子带状结构,能使太阳能电池效率更高.瓦卢克维小组通过工程改进方法,用GaNAs合金制造了一种单一材料的多带型太阳能电池(MultibandSolarCells),能吸收多波段的太阳光谱.研究人员表示,估计用GaNAs合金制造太阳能电池效率将超过40%,而且比目前能到达这
6、一效率的电池更加简单,更容易制造,应用市场更为广泛,在本钱上也更合算.天然气燃料电池系统多层结构提高效率芬兰国家技术研究中心研发出独特的燃料电池系统,能够以天然气为燃料并网发电.其独特性在于利用10千瓦级的单个平板式固体氧化物燃料电池堆来生产电能.单个燃料电池功率有限,为增强其实用性,研究人员将假设干燃料电池以串联,并联等方式组装成燃料电池堆,平板式固体氧化物燃料电池堆是一种形似“多层夹心饼干的组装结构.提高单个燃料电池堆的功率,可为将来建造大规模固体氧化物电池发电厂创造条件.目前市场上单个平板式燃料电池堆的功率多为0.5千瓦到数千瓦,如果要用燃料电池技术建造一技术与市场丽节鹱藏瓣座发电厂,就
7、需要很多燃料电池堆,加上组装,维护和管理,本钱很高.提高单个平板式燃料电池堆的功率可减少这种新型发电厂的建设和维护本钱.一种新奇的有机金属燃料电池瑞士苏黎世联邦理工学院和意大利研究人员联合开发出一种新奇的有机金属燃料电池,该电池在发电同时还能用可再生原材料生产出优质化学产品.这种新有机金属燃料电池的工作原理与以往的电池完全不同.它基于一种含铑元素的特殊分子络合物,这种络合物以分子形式嵌入阳极材料,阳极的支持材料为碳粉,使分子络合物能分布均匀.阳极吸收自由电荷,将它们转移到阴极重新释放,这一过程生成了电流.其特别之处在于,它是用阳极上的分子络合物作催化剂,有很多优势功能.这种燃料电池在发电的同时
8、,还能用可再生原料产出优质化工产品,并且毫无浪费,这是一个巨大的进步.这种有机金属燃料电池的潜在用途很广.比方在实验中,1,2一丙二醇(来自可再生原料)能被转化成多种乳酸,乳酸可用来制造生物降解高分子材料,而大局部传统工艺,生产1吨乳酸要产生约1吨的硫酸钙,处理这些硫酸钙本钱很高.而新的燃料电池在转化原料之后不留剩余.此外,还可以将有机金属燃料电池微型化,给心脏起搏器供电.它还能减少制作催化剂时对稀土和贵重金属的需求.新型氧化物燃料电池日本产业技术综合研究所和美国同行研制出一种微型固体氧化物燃料电池,通过添加特殊的催化剂层,可大大降低电池的工作温度.固体氧化物燃料电池的能源转换效率在燃料电池中
9、是最高的,但这种电池工作温度高,体积较大,只适合用于大型,固定电源.目前小型,便携电源的需求日趋旺盛,急需研发微型固体氧化物燃料电池,这就要使用烃类化合物作为燃料.而在原有技术条件下,烃类化合物在低于600C的环境下难以直接用于发电.因此,降低燃料电池的工作温度是亟待解决的问题.新技术是使一种管状微型固体氧化物燃料电池内壁形成纳米尺寸的二氧化铈层,作为燃料电池的重整催化剂层,能使烃类化合物燃料电池在450C的相对低温下发电.高效照明LED灯寿命达60年英国剑桥大学研究人员研制出一种廉价的发光二极管(LED)灯泡,它能使较少电能就可以释放出明亮的光线.其售价仅为2英镑,可持续使用60年之久.尽管
10、这种LED灯泡还比分币小,但它照明效率是传统钨丝灯泡的12倍,是荧光低能耗灯泡的3倍.它不同于当前的节能灯泡,接通电源后就能够直接完全照亮.英国工程和物理科学研究委员会认为新型LED灯泡的使用,将减少家庭照明耗电量的四分之三.如果在每个住宅和办公室安装这种灯泡,将使每年照明用电占总耗电量的20%降低至5%.研究人员在LED灯泡中使用了一种人造半导体物质镓氮化物,用来制造发光二极管.由于价格低廉的发光二极管大小和亮度与传统灯泡比照所具有的优势,它已被用于制造自行车灯, 灯,照相机闪光灯等.但目前发光二极管的制造本钱如果进行广泛使用还是造价过于昂贵,这是由于制造发光二极管的材料必须来源于兰宝石晶片
11、(sapphirewafers1,意味着生产发光二极管灯泡的本钱会较高,大约2O英镑.目前,英国剑桥大学镓氮化合物研究中心的科学家提出有效的解决方案,他们将利用硅晶片来制造发光二极管,从而大大降低了本钱费用.二氧化碳转变为碳资源13本研究人员开发出一种新技术,使二氧化碳能转变为用于合成塑料和药物的碳资源,从而变害为宝.二氧化碳的化学性质非常稳定,不容易与其他物质发生反响,因此在工业领域仅用于生产尿素和聚碳酸酯等.东京工业大学教授岩泽伸治等人发现,碳化合物经过处理后可以与二氧化碳结合,形成新的碳物质.研究人员向与铑结合在一起的碳化合物中参加了铝化合物,使碳化合物中碳氢结构变得容易断开,从而能够与
12、二氧化碳结合在一起,形成新的碳物质,这种物质用处很大,能够用于合成塑料和药物.比方用乙烯(一种碳化合物)与二氧化碳反响结合后产生的物质可合成制造树脂用的丙烯酸.这不仅有效利用了二氧化碳,还可减少石油产品的使用量.世界最快太阳能车一辆汽车仅需要一台烤面包片机的功率便能刷新吉尼斯世界纪录,成为世界上最快的太阳能汽车,速度可到达87公里,/J,时.这款新型太阳能汽车是由新南威尔士州大学的学生建造,其大小与家庭轿车相近,但其重量却仅是其十分之一,这是由于它采用碳纤维框架材料制成.汽车外表装配有4oo+硅太阳能电池,从理论上最高时速可到达120公里/d,时.这款太阳能汽车功率小或能取代汽油,人们期待它能成为未来解决能源问题的主要途径.159
