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2013年世界科技发展回顾

//m.auribault.com 2014-01-07 来源：科技日报

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　　能源环保

　　美国

　　最大载人太阳能飞机横穿美国，太阳能电池光电转化率攀高，低温制造晶体硅，研制可拉伸或折叠电池，新催化剂让制氢过程排放近零。

　　田学科（本报驻美国记者）5月3日，世界最大载人太阳能飞机“太阳驱动”号从旧金山升空后于7月6日抵达纽约，完成横穿美国飞行。

　　6月，莱斯大学和宾夕法尼亚州立大学研制出一款基于大块共聚物的太阳能电池，光电转化率为3%。科学家发现以钙钛矿为原料的太阳能电池光电转化效率可达50%，是目前市场上同类电池的两倍。能源部太平洋西北国家实验室首次采用较低廉的金属如镍和铁为催化剂，快速分割氢达每秒两个分子，接近商业催化剂效率。

　　斯坦福大学使用自然界中“产电菌”分解污水中废物时充当小型高效发电厂，提取水中存有约30%能量。密歇根大学研究人员开发出以液体金属取代水溶剂、硅取代糖溶质的一种低温制造晶体硅新途径。橡树岭国家实验室通过对锂硫代磷酸盐处理，首次成功为较高能量密度的锂离子电池开发出高性能纳米结构固体电解质。

　　西北大学和伊利诺伊大学合作首次研制成功可拉伸的锂离子电池，功率和电压与同尺寸传统锂离子电池无异，而其柔韧特性能够拉伸至原有尺寸的3倍，且不影响自身功能及运行。亚利桑那大学开发出可多次对折的纸基锂离子电池，变更小后表面能量密度和电容可增14倍。俄亥俄州大学研究人员在燃料中加入氧化金属微粒成功使煤释放热量，并可捕获过程中99%的二氧化碳。

　　德州大学研究人员借助氧化铜纳米棒和阳光用二氧化碳生产液态甲醇，电化学效率达95%，还避免了出现过电压现象。

　　研究人员发现黑碳致暖效应约是头号温室气体二氧化碳的三分之二。

　　杜克大学使用金和氧化铁纳米粒子组合的新催化剂，产生氢气时可将一氧化碳浓度降低近零。威斯康辛大学麦迪逊分校研制出一种新的二硫化钼结构，可充当水制氢反应中的快速催化剂。

　　英国

　　太阳能电池研究有新成果，生物能源研究与应用并进；通过大肠杆菌生成柴油，海上风能开发又进一步。

　　刘海英（本报驻英国记者）6月，格拉斯哥大学科学家首次观察到光合作用中能量转化的量子机制，模拟该机制可设计出能量转化效率更高的太阳能电池；8月，英美科学家研究发现，让有机太阳能电池内的电子采用特定的方式“自旋”，可缩小有机太阳能电池和硅基太阳能电池在转化效率方面的差异；11月，研究人员发现音乐所产生的声波震动会提升氧化锌基太阳能电池的性能，对开发新型低成本的打印型太阳能电池具有重要意义。

　　5月，埃克塞特大学研究人员通过大肠杆菌（E.coli）特别菌株生成柴油，所产柴油可为现有基础设施所用；5月，英国第一家Bio-LNG（生物液化天然气）汽车加气站开业运营；10月，英国最大的生物炼油厂总投资3.5亿英镑的Vivergo乙醇工厂在赫尔运行，年产生物乙醇4.2亿升。

　　7月，目前全球最大海上风电场——“伦敦阵列”海上风电场正式运营，装机总容量达630兆瓦。

　　俄罗斯

　　将制定环境安全战略，监控森林状况的卫星数量将增，将加大在北极地区开拓和保护资源步伐。

　　张浩（本报驻俄罗斯记者）11月，总统普京在国家安全委员会会议上表示，必须制定并通过俄罗斯环境安全战略，包含对该领域的境内外威胁的评估及安全临界指数。

　　8月，俄罗斯联邦林业署副署长安德烈·日林表示，2015年之前监控俄罗斯森林状况的卫星数量将增至15颗，以提高对火源和非法砍伐林木情况的探测速度。到2020年，地球遥感卫星群将由26颗卫星组成，其中由全俄机电研究所研制的“老人”遥感卫星，被用于及时提供气象信息，以及监控紧急情况、绘图和寻找火源等。

　　9月，普京表示，俄罗斯正在北极地区积极寻找和开发新的天然气、石油和其他矿物、原料资源产地，建设新的大型交通和能源设施，复兴北海航线。

　　德国

　　电池技术有突破，氢能和超导等均取得进展，检测到南极臭氧层空洞在缩小，高效消除水中药物残留。

　　李山（本报驻德国记者）德累斯顿大学等实现有机太阳能电池效率12%，打破曾创10.7%的世界纪录。吉森大学等科研人员用金属钠取代最常用的金属锂作电极材料，研制出“钠—空气电池”。弗劳恩霍夫材料与光束技术研究所开发出新型锂—硫电池，充电循环次数扩大到1400次。弗劳恩霍夫太阳能系统研究所开发出一种高效电动汽车感应充电系统，功率达22千瓦。

　　亥姆霍兹柏林材料与能源中心利用具有金属氧化物层的硅薄膜电池，研发出一种低廉的太阳能电解水制氢方法。莱布尼兹催化剂研究所利用一种钌复合体作为催化剂，在常压和60摄氏度到90摄氏度下取得最佳制氢效果。波鸿鲁尔大学光生物技术研究所通过半化学合成的手段，制备出具有生物活性氢化酶。

　　8月26日，位于北海、发电功率达400兆瓦的德国最大海上风力发电园BARD Offshore 1启用。卡尔斯鲁尔技术研究院（KIT）参与欧盟新项目SUPRAPOWER，建造旋转式低温恒温器，利用超导体发展风能。由KIT负责开发、在埃森铺设的世界上最长的高温超导陶瓷电缆，输电电压为10千伏、功率达40兆瓦。

　　阿尔弗雷德·韦格纳极地与海洋研究所经常年监测发现，南极臭氧层空洞在缩小。耶拿大学的生态学家提出保护南极的管理策略，以减轻因人类考察活动等给南极造成的环境污染。

　　亥姆霍兹莱比锡环境研究中心通过将直接照射紫外光与使用一种基于二氧化钛光触媒的光催化相结合，研发出高效处理废水药物残留方法。此外，发现两种细菌可把碳氢化合物转换成脂肪酸以构建自己的细胞膜，可解决漏油污染。

　　研究人员将火力发电厂烟道气中的二氧化碳作为生产聚胺脂材料的主要原料。此外，马尔堡大学通过电场梯度的作用，使流经微通道分支的海水分流成盐水和淡水。

　　法国

　　探究稀有物种在生态系统中的作用，绘制三维数字国土地图，特质高压锅制氢，设计硼氮纳米管将渗透能转为电能，企业间加大节能环保合作。

　　李宏策（本报驻法国记者）法国国家科学研究中心研究人员通过对高山草地、珊瑚礁和雨林等研究，探究稀有物种在生态系统中的作用。

　　法国地质矿业研究局着手绘制法国三维数字国土地图，内容将涵盖该国及海外省的地表及地下三维地质构造、地热和地下水等信息。

　　里昂科学家开发出一种特质高压锅，利用氧化铝作为催化剂，将水和橄榄石混合在一起，在200摄氏度到300摄氏度高温和2000帕的高压下制得氢气。

　　国家科研中心研究人员设计出一种可将渗透能转换为电能的硼氮纳米管，发电功率比当前技术高千倍。

　　威立雅环境与道达尔在诺曼底合作建成新型废弃润滑油回收厂，通过真空蒸馏等复杂工艺，每年可将废弃的12万吨油制成高端发动机润滑油。道达尔、空中客车、法国航空公司和赛峰集团在第50届巴黎航展上联合组织使用生物燃料的试飞活动。Fonroche公司投资8000万欧元，预计在2016年建成一座装机容量为5MW（兆瓦）供电、15MW供热的热电联产深层地热能发电站。

　　加拿大

　　燃料电池研究取得新进展，推动航空替代燃料研究，在北极建设“采矿创新中心”，投资“零碳足迹”绿色燃料生产新工艺，推出“工业生物材料计划”。

　　冯卫东（本报驻加拿大记者）5月，卡尔加里大学研究人员使用类似铁锈的普通金属作为电解剂，将水转化为氢气和氧气，效率达70%和90%，而成本比传统方式降低1000倍。

　　加拿大航空公司与空中客车、加拿大生物燃料网络宣布将在可持续航空替代燃料的研究和生产方面展开合作。

　　8月，政府宣布，投资增建一所“采矿创新中心”，为北部的矿业勘探与开发培养所需要的专业人才。

　　9月，政府宣布，将投资大西洋氢能公司，开发可经济有效地把二氧化碳和甲烷变成新一代绿色燃料的新工艺。

　　11月，加拿大国家研究理事会宣布推出“工业生物材料计划”，将在未来5年投入5500万加元，旨在帮助创建更节油的车辆和更环保建筑材料。

　　日本

　　建成固定式试验型海上风力发电装置，开展有机类太阳能电池在实用环境下的试验，开发出可在海中长期实用的小型燃料电池系统。

　　葛进（本报驻日本记者）新能源产业技术综合开发机构与东京电力公司共同在距千叶县海岸约3公里的近海海域建设了一台试验型海上风力发电装置。该装置的基础部分固定在海底，输出功率为2400千瓦。以往日本已经建成浮动式试验型海上风力发电装置，而固定式对于日本来说还是首次建设。

　　新能源产业技术综合开发机构联合日本国内各太阳能电池制造商，开展实际使用环境下有机类太阳能电池的验证试验。有机类太阳能电池被视为下一代太阳能发电系统的主力，其光吸收层（光电转换层）使用的是有机化合物，目前已开发的有机类太阳能电池主要有色素增感太阳能电池、有机薄膜太阳能电池等等，而此次试验的重点是提高此类电池的发电量与耐久性等重要性能。

　　海洋研究开发机构的研究人员通过解析格陵兰海域附近的观测数据预测，2015年以后的数年时间里，北半球可能会进入寒冷化。上世纪80年代以后北半球曾进入温暖化阶段，而此次的研究显示今后可能会出现气候的逆转状况。

　　海洋研究开发机构与三菱重工业公司联合开发出一种可在海中长时间使用的、采用新型气体循环构造的小型燃料电池系统。该系统可作为设置在海底的观测仪器以及海洋探测器的电源，用于进行长期的海洋观测和调查。

　　日本气象厅的研究人员发现，地球大气中的主要温室气体（二氧化碳、甲烷、一氧化二氮）的平均浓度在去年达到了有记录以来的最高值。

　　韩国

　　电动汽车应用取得进展，政府大力调整核能发展政策，加强核电站安全管理。

　　薛严（本报驻韩国记者）3月，韩国现代汽车在蔚山工厂开始量产途胜ix氢燃料电池电动车，以氢氧反应过程中产生的能量为动力行驶。该电动车一次充电可行驶594公里，是普通电动车行驶里程的5至6倍。

　　5月，首尔市正式投入使用一种智能化无人服务系统，用户可通过网络或手机进行预约。首尔市在57个租车点共备有184辆电动汽车，每辆车可以替代4辆到10辆普通汽车。

　　11月，韩国安全行政部公布核能安全管理体系改革方案：2014年将对核电站主要部件消磨情况进行预测和及时维护；防止核辐射灾害训练周期从4到5年缩短至1到2年；韩国水力核能公司将通过自动系统及时向公众通报电站故障。

　　以色列

　　生物能源研究取得进展，首届可替代能源总理奖颁发，发起国家“能源选择计划”。

　　冯志文（本报驻以色列记者）以色列本古里安大学的研究人员使用成熟的技术，将绿色饲料转化为液体燃料，并可直接将其通过现有的加油站注入汽车。

　　11月12日，美国南加州大学乔治A.奥拉教授和G.K.苏耶·普拉卡西教授因在甲醇经济研究领域的杰出贡献，获得第一届以色列总理奖。