专访：能源研究前景光明

Interview: Energy research lights up

Daniel Nocera 向James Mitchell Crow 讲述他利用太阳能从水中提取燃料的研究

您能否简要介绍您自己的研究？ 

我的研究说起来很简单：就是水+光=油 。从字面上来讲就是如何用光将水分解成氢气和氧气，以便用作为燃料。

有很多的研究组在研究这个课题吗？ 

除了我们外，还有其他一些团队在做这方面的工作，但这还不够，这种状况阻碍了太阳能的研究。科学研究的魅力所在就是科学发现可能来自任何地方，这正是它异常美妙之处。因此，如果你想尽快发现点什么，你就需要找尽可能多的人来一起做。有很多很聪明的年轻人本可胜任，但因为没钱他们就没有做。我期盼着有150个竞争对手，因为只有这样，最终才能把难关攻克。

ITER（国际热核聚变实验堆）项目研究周期30年，要投资120亿美元，力图解决聚变问题，那么如果将这些投资要是花在裂解水上会不会更好呢？

嗯，在能源研究上总是有着一些偏见。我当然希望有更多的资金供我来开展工作，我宁愿多研究一点水的裂解和光伏技术，因为我们已经懂得如何去做，我们有了相关技术——已经制造出效率超过20%的光伏电池和效率高达18%的裂解水系统——就是它们实在太费钱了，从科学角度上来说，IFER与太阳能之间的差异太大了，我们已经知道了怎么使用太阳能，我们也知道已经没有什么可预见的障碍（能够妨碍我们实现目标）。我所担心的是ITER项目有着太多可预见的技术难题，所以，保守一点，我倾向于光伏电池与太阳能。可事实上我们在这一领域的研究上投入很少，在这个具体问题上尤其如此。我们应当让ITER运转起来并完成其他一些工作，因为这个问题太显眼了，我们无法忽略它。我猜不会是因为环境因素，而是由于对地缘政治和能源安全因素的关注才会将人们的目光转移到这上边来，相应的资金投入也会随着增多。 

主要有两个关键因素——一个是光伏的成本要降下来，这样才能实现大规模量产，而不是小批次定制。第二个需要指出的难题是把水裂解成氢气和氧气的化学反应机理。虽然绿色植物每天都在这么做，但对此我们依然一无所知，我们已经很好的解决了氢气分离部分，拿氧气却是一点办法都没有，至今也没掌握氧气的分离技术。这是构建一个完整的热力学循环所必需的。就像是你要给沙漠中的人可以一加仑水，从中制取到氢气和氧气，也能借助于燃料电池将它们重新合成水。这要求步调一致协同合作。我们需要理论学家、计算科学家、分子构型研究专家，我们确实需要大家走到一起来完成这项工作。毫无疑问这种合作体系与协作氛围正在逐步形成。

您刚提到，植物具备将水分解的能力，那为什么不借助于它们呢，我们只需要收集生物燃料就行了？

嗯，关键问题是，对植物而言，理论上的能量转换效率的极限是10%。实际操作中最好的结果也仅仅是期待有一天能够实现从植物中转化出的2-3%的能量。而所有研究太阳能光伏电池的人打开始研究时就期望获得至少10%的转化效率，也就是说我们就从植物的理论转化极限起步研究，希望能将效率提高到20-25%。这就是巨大差距所在，也是我为什么选择这个作为我的研究课题的原因，我也不是生物燃料的拥趸。单从数学上来说，你也会选择研究空间更大的那个。

您对终将解决好这些问题抱有乐观态度吗？

我相信科学终将完成这一目标，我们已经知道怎么去做了，剩下的只是如何做才节省成本而已。当然这也不是个简单的问题，需要获得大量新的发现工作来降低成本，不过我们能做到，对此我很有信心。

Interesting? Spread the word using the 'tools' menu on the left