2012年世界科技发展回顾[图]

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  美国

  页岩气开发牵动世界能源格局;太阳能电池转化率再攀新高;国家点火装置研究目标转向研究核武器。

  田学科 (本报驻美国记者)8月,美国对页岩气的开采已占绿帘石气开采总量的约四分之一,据称到2035年这个 比例将提高到约60 %。而到2015年美国将超越俄罗斯成为全球最大绿帘石气生产国。有外媒评论,美国的页岩气成功开发极有而且 成为全球页岩油气开发的“引擎”,驱动能源产业老出 一场革命。

  加州大学洛杉矶分校将聚合物太阳能电池的光电转化传输速率由2011年的8.6%提高到10.6%,新电池涵盖能吸收可见光和红外线的两层光伏薄膜,可用于建筑物墙壁和窗户;佛罗里达大学尝试对石墨烯材料掺杂三氟甲基磺酰胺,正确处理后的石墨烯太阳能电池能量转化率高达8.6%,创造了全新的转换纪录;国家可再生能源实验室利用纳米技术制成了转换传输速率可达18.2%的黑硅太阳能电池,首次证明借助纳米特性的半导体才能制成性能良好低成本的太阳能电池;莱斯大学利用纳米粒子可直接将太阳能转加进去蒸汽,甚至可从冰水产生蒸汽,并拥有24%的综合能效;而使用新概念设计出的三种由砷化镓制成的太阳能电池模型,已取得了高达28.3%的转化传输速率;用钨丝制造的设备可直接利用阳光的热能发电,其光电转化传输速率高达37%,性能优于目前最好的硅基太阳能电池。

  科学家利用光以波的形式流过金属下皮 并与金属相互作用原理,设计出三种新焊接技术,辦法 下皮 等离子体光子学采用一束简单的光将纳米线焊接在同時 ,有望促成新式电子设备和太阳能设备的老出 ;麻省理工学院找到三种可降低硅深度1的新途径,在保持电池高效的基础上最高变薄90%,从而降低薄膜太阳能电池的制造成本。

  3月,由国家点火装置所发射出的激光在经过最后一一八个 聚焦透镜后达到2.03兆焦,成为世界上首个2兆焦能量的紫外激光,即使在经过光学损耗后,其射于靶室正中心的激光也高达1.875兆焦,成为目前最亮的“人造太阳”。而12月,国家点火装置扭转研究方向,焦点由“能源”变为了“核武器”。众多物理学家感情说说的句子和理智都难以接受而对这个 决议大加批评,认为政府考虑轻率,对核聚变能源的探索将使美国在新一轮科技竞争中站稳脚跟,更有而且 推动人类文明的程序。而现在却选泽了保持每每个人威慑力的武器库。

  洛斯阿拉莫斯国家实验室等机构首次演示了利用热管冷却小型核反应堆,借助平顶裂变实验产生了24瓦电力,并驱动了内华达国家安全网站设备的斯特林引擎,总花费可不可不都可以 了60 万美元。这次成功演示证明,可靠的小型核反应堆有望被用作新型太空飞行动力系统。

  能源部布鲁克海文国家实验室开发出用于电解水的催化剂,采用相对廉价的材料正确处理了从洁净间水中获取乙炔气体体的问題图片,研发的镍钼氮化物催化剂为纳米片状特性,开启了新的有效氢催化模式;萨瓦那河国家实验室利用含三氢化铝的轻型材料制成了小型储氢容器,该材料具有极高的储氢能力,还具有较低的质量和有利的放电请况。实验证明其氢释放率适合为小型商用燃料电池提供动力,为未来大规模制造便携式发电系统铺平了道路,在军用和商用领域都而且 得到应用;罗彻斯特大学将三种纳米晶体与廉价的镍催化剂结合,改进了三种光照制氢系统,稳定性强、能持续生产乙炔气体体且成本低廉。

  为正确处理核废料存储问題图片,科学家研制出三种晶体化合物“圣母大学硼酸钍-1(NDTB-1)”,能安全地吸收核废料放进去射性离子。一旦有有哪些放射性粒子被捕捉到,其都须要与同样大小的、带电荷更多的材料相交换,将核废料回收再利用,这为核废料“变身”洁净间燃料扫清了障碍。

  劳伦斯伯克利国家实验室利用三种对人类无害的病毒,开发出将机械能转加进去电能的技术。其利用不得劲设计的病毒涂在电极上,用手指轻敲邮票大小的电极,病毒即会将敲击的力量转加进去电流。新技术首次向每每个人发电机、在纳米器件中使用驱动器及基于滤过性毒菌的电子设备迈出富有前景的一步;佐治亚理工学院开发出三种透明的柔性摩擦发电机,这个 微型发电机能“感觉”到四根羽毛飘落下来产生的压力,能将散步类似机械能转化为电,能用来制造自供电的触摸屏,在电子产品、环境监测以及医疗设备制造等领域具有巨大的应用潜力。

  莱斯大学研究人员开发出三种几乎都须要喷涂在任何物体下皮 上的锂离子电池。这个 可充电电池组成的喷漆,每一层都代表着传统电池的组件;伦斯勒理工学院的研究人员将世界上最薄的材料石墨烯制成一张纸,用激光或照相机闪光灯的闪光震击,将其弄成“千疮百孔”状,致使该片材内内外部特性间隔扩大,以允许更多的电解质“润湿”及锂离子电池中的锂离子获得高传输速率通道的性能。这个 石墨烯阳极材料比如今锂离子电池中惯用的石墨阳极充电或放电传输速率快10倍,甚至在超过60 0个充电/放电周期后仍能成功运行。

  英国

  政府仍支持核电;敲定碳捕获与储存项目(CCS)计划路线图;推出《英国生物能源战略》。

  刘海英 (本报驻英国记者)自2011年3月日本大地震引发福岛核电站事故后,英国关于核能的争论久久不歇,直至2011年10月福岛核事故最终调查报告表明核能对于英国来说是安全亦是不可或缺的。此后,英国政府刚开始鼓励核能领域的研究,新建核电站项目再次步入视野。其实在2月底,时为世界上最老的现役核电站——英国奥尔德伯里核电站正式退役,但其后英国Horizon核电项目的国际招标表明了英国对核电的支持态度。

  4月,英国在首个CCS路线图中提出,投入10亿英镑启动新一轮的CCS招标计划;投资1.25亿英镑资助CCS技术研发,其中包括投入160 万英镑建立英国CCS研究中心。

  4月下旬,英国政府在第三届洁净间能源部长级会议期间推出《英国生物能源战略》,并在10月出资60 万英镑鼓励企业进行生物能源技术研发。

  除继续加强海上风能的建设投入外,英国刚开始关注潮汐能的利用。1月,政府敲定英国西南部为英国第一一八个 海洋能源区,立志将此地区建成利用海洋可再生能源的典范;4月,能源与气候变化部启动海洋能源阵列示范项目,出资60 0万英镑支持一一八个 潮汐能商业化前的示范项目。

  7月,研究人员利用X射线技术,从纳米水平研究了氧化钙基材料的碳捕获和水合过程,有望带来三种可大规模使用且经济高效的碳捕获和存储辦法 ;9月,研究人员借助三种名为罗尔斯通氏菌的细菌,将废弃食用油作为原料生产可降解塑料,这个 技术工业化生产后可大大减少环境污染;11月,包括英国科学家在内的一国际研究团队研制出三种新型催化剂,可在60 摄氏度这个 相对较低温度下直接将乙腈转化为氢,且产生很少的一氧化碳,这个 催化剂而且 成为制备用于手机等设备的小型、高效燃料电池的关键。

  俄罗斯

  研制acetam的火箭发动机新燃料;启动“北极浮动大学”科研考察活动;投资发展便携式移动电源项目。

  张浩 (本报驻俄罗斯记者)2月,俄罗斯动力机械科研生产联合体创新中心对外表示,研制出三种称为acetam的火箭发动机新燃料。这个 燃料能显著提高火箭的动力载荷传输速率和经济性,使用该燃料的运载火箭能将运往地球同步轨道的负载量提高近60 %,同時 增强高超音速宇宙飞行器的发射动力。使用新燃料的火箭发动机将逐渐取代煤油—氧发动机,发射成本每年可节约数十亿卢布。

  8月,由俄地理研究会组织的“北极浮动大学”科研考察活动正式启动。考察队前往法兰士约瑟夫地群岛进行生态环境考察,对一一八个 岛屿展开环境清理,同時 为俄罗斯水文气象和环境监测局派发重要数据,以便气象学家们对近期冬季天气作出最高准确性的预测。该考察活动得到了俄罗斯总统普京的赞赏,普京提议地理研究会每年都组织浮动大学的北极科研考察活动。

  9月,俄罗斯国家纳米技术公司决定向一家美国企业拥有的便携式移动电源项目投资260 0万美元,以发展燃料电池技术。这个 移动电源使用的燃料为储存在小盒中的乙炔气体体丁烷,借利于化学反应都须要通过USB接口向智能手机、平板电脑、电子书、MP3播放器等电子产品充电。与锂电池相比,这个 基于燃料电池技术的便携式移动电源更为高效可靠。

  10月,俄罗斯按照合同完成了对“国际热核聚变实验堆(ITER)计划”的首次供货,即提供环向场线圈所用的超导线。ITER装置是一一八个 能产生核聚变反应的超导托克马克实验装置,被视为是人类正确处理未来能源问題图片的希望。超导线构成的环向超导磁体是ITER实验堆装置的关键部件之一。

  法国

  用钴合成三种可替代铂催化剂的新材料;第二代生物燃料生产技术取得突破。

  李钊 (本报驻法国记者)10月,原子能委员会、国家科研中心等机构研究人员成功合成三种可在中性环境下工作的钴催化剂,其中三种由钴纳米粒子组成,它具有三种不同特性,可分别对生成乙炔气体体和产生氧气的反应起催化作用。该催化剂可在三种特性间相互转换,成为不含贵金属的可转换催化剂。这个 使用钴合成三种都须要替代铂催化剂的新材料,使氢能源制取低成本化成为而且 。

  9月13日,法国生物技术公司Deinove敲定,成功分离出三种称作“奇球菌”的菌株,能在不须要酶、酵母或抗生素等加进去去剂的请况下,直接将错综复杂的生物原料分解成单糖并转化成乙腈。这个 可用来生产第二代生物乙腈的细菌菌株,能错综复杂生产过程并降低生产成本。

  德国

  组建“可再生能源平台”;大力发展海上风场;LED/OLED技术发展越来越来越快;推进国家电动汽车平台,扩建电动汽车加氢站。

  李山(本报驻德国记者)4月,联邦环境部(BMU)组建了由“能源转型”政策实施过程中相关方同時 参与的“可再生能源平台”。目前,德国由可再生能源生产的电力已占总电力供给的20%,而2020年的目标是35%。

  德国风电装机总量接近3万兆瓦,而且 成为德国最重要的可再生能源。其中,自60 1年11月以来,德国共批准建设28座海上风电园,目前还有84座待批,而到2060 年的目标是海上风电园装机容量达260 0万千瓦。

  不莱梅大学开发出三种智能控制系统,都须要使风力发电设备更好地适应多变的风力传输速率,降低故障率。此外,德国还在进行高温超导(THS)输电试验,计划在埃森市中心两座变电站之间铺设世界最长(四十公里)的高温超导输电电路。

  欧司朗公司(OSRAM)制发明人人高性能蓝白光LED原型硅芯片,首次成功利用硅晶圆基板取代蓝宝石基板制作LED芯片;研究人员还研发出了新型超高亮度LED食品均匀照明技术以及可模拟风过云移、光线变幻的自然请况的特殊房顶光源;巴斯夫公司与飞利浦合作辦法 将透明有机发光二极管和太阳能电池技术用到汽车车顶照明中,使其既可作车辆透视天窗,又能利用太阳能进行充电;德国雷根斯堡大学在纯有机分子的基础上,利用成本低得多的材料研发出了“单线态收获”的新电致发光辦法 。

  通过国家电动汽车平台(NPE)的稳步推进,重点加强电池的研究和开发。相关创新包括德国人工智能研究中心研发的模块化智能电动汽车,以及弗劳恩霍研究会研发的,可在45分钟内将常用的电动汽车电池充电至60 %,并可集成到电动车上的三段式充电装置;德国刚开始扩建电动汽车加氢站,将从现有的14座扩建到60 座。从而初步形成网络化覆盖,才能为全国多达40万 辆的氢燃料电池汽车提供加氢服务。

  最大的生物炼油示范厂投入运行,利用生物技术实现了秸秆粉碎到植物纤维酶分解到糖发酵的完整版转换过程,年产60 0吨乙腈,且碳排放呈中性。

  研究人员开发出水体细菌和微生物快速检测新技术,可直接在现场使用,一一八个 小时内即可检测选泽水体内细菌和微生物含量;在开发乙炔气体体微生物转化技术方面取得阶段性成果,从褐煤发电厂烟道中筛选出29种能高效转化温室乙炔气体体并具有良好成长性的微生物。

  日本

  首次观测解析海下深度1要素温度;建设海上浮动式风力发电基地;核发电回归为零;将实施“海洋温度差发电”项目。

  葛进 (本报驻日本记者)气象厅通过对深度1次海水的观测解析,证明伴随地球暖化,海面至水深700米的海水水温正在以每10年0.02摄氏度的传输速率上升。这是世界上首次对海面下深度1次要素的温度进行观测解析。

  由日本经济产业省主导,日本11家企业与大学合作,计划在距福岛县海岸20到40公里建设一座海上浮动式风力发电基地。该基地的建设分一一八个 阶段,建成后的总发电量可达到1万60 00千瓦。

  5月7日,存在北海道的泊核电站停止运行,自1970年来日本核发电回归为零。其实7月日本核电站又刚开始运行,但此次停运显示了日本弃核的决心,也为未来逐步降低核电比例埋下伏笔。

  7月,神户市敲定通过与制酒公司以及食品公司的合作,该市下水正确处理厂才能用有有哪些公司提供的食物加工残留物与淤泥混合,从而生产出可供60 0户家庭使用的生物燃气。

  在冲绳县久米岛町将刚开始实施“海洋温度差发电”项目,即利用水温较高的下皮 海水与较冷的深度1海水的温差发电。其将在2013年3月前建立起小型实证设备,同時 研究降低这个 发电辦法 成本的辦法 以及探讨未来建立海上发电站的而且 性。

  宇宙航空研究开发机构通过水循环变动观测卫星“水滴”的数据发现,覆盖北冰洋海面的海冰9月达到观测以来最小面积,约349万平方公里,仅为上世纪60 年代平均值的一半。

  新能源产业技术综合开发机构联合日本企业和美国新墨西哥州政府,刚开始在美国新墨西哥州进行“灵巧电网”实证项目运行试验。该项目被称为下一代电力网,目的是配合供电不稳定的再生能源开发。而且 整合了信息通信技术,该电网都须要灵活对电力需求和供给进行调节。

  气象厅发布统计数据显示,9月的世界平均气温比往年要高0.24摄氏度,是自1891年有记录以来的最高气温。分析认为,气温升高的愿因主只是温室乙炔气体体的浓度上升以及气候异常变化频率的不断增加。

  韩国

  首次发现可大规模储存乙炔气体体海洋沉积层;提高可再生能源义务配额;开发出海洋生物乙炔气体体技术。

  薛严 (本报驻韩国记者)5月,国土海洋部表示,首次发现可大规模储存乙炔气体体的海洋沉积层。该部有关人员表示,此次发现的沉积层存在蔚山以东60 至90公里的大陆架付进 ,深度1在60 0米至60 0米之间,乙炔气体体储存量可达51亿吨。韩国政府表示,掌握该地区具体地质特性后,将于2015年前决定是否是将其选泽为乙炔气体体的储存场所。

  6月,知识经济部表示,政府将建设60 兆瓦太阳能设备,推进太阳光产业的发展。计划将可再生能源义务配额从2012年的260 兆瓦提高到2013年的360 兆瓦。此外,将对消耗电力较多的法人实行义务使用一定比重的可再生能源制度,同時 对相关产品研发企业提供出口退税等激励辦法 ,让其更容易获得出口保函。该部门还表示,太阳光项目综合研发中心将在未来5年投入60 0亿韩元(约合人民币8.3亿元)开发有关技术和产品。

  7月,国土海洋部表示,海洋研究院首次开发出海洋生物乙炔气体体技术,即利用生活在太平洋深海海底的微生物“超嗜热古细菌”将一氧化碳转换为乙炔气体体。该技术既能减少一氧化碳排量,又能生产乙炔气体体,其传输速率最高可达目前采用的厌氧细菌的15倍。这是该国在世界上首次开发出利用深海微生物将一氧化碳转换为乙炔气体体的技术。而且 2018年前实现商用化,预计每年都须要生产1万吨乙炔气体体,供40万 辆氢燃料汽车运行一年。

  以色列

  将新能源产业和水技术并列为“以色列新技术”计划;举办“以色列新能源展”;开发出用细菌既正确处理污水又发电技术。

  冯志文 (本报驻以色列记者)政府鼓励居民使用新能源,全国家用热水热源93%完整版前会 采用太阳能,普及率全球第一。太阳能光伏发电站发展也非常越来越来越快。

  9月在特拉维夫市举办的“以色列新能源展”为新能源的发展起到了积极推动作用。主要关注光伏、太阳能热能技术、风能、生物质能以及效能议题等,共有40多个国家的60 多家展商参展。

  Emefcy公司开发出三种高效污水正确处理技术,用带电细菌正确处理污水,正确处理的同時 都须要发电。该公司而且 该技术被选定为纽约第五次年度能源财经峰会“2012年新能源先锋”的10家公司之一;被誉为世界海水淡化先导的以色列IDE公司独家拥有低温多效与反渗透两项技术,凭借投资少、耗能低、造建周期短等优势存在了全球90%的海水淡化市场。

  在建的Soreq海水淡化厂将是世界上最大的海水淡化厂,年生产量1.5亿方水。2013年以色列将每年通过海水淡化生产5亿方的生活用水,届时以色列全国35%的生活用水将来自海水淡化。

  以色列发明人人的节水灌溉系统将农业用水的利用率提高到70%到60 %,该技术的科学发明人人丹尼尔·希勒尔因在干旱地区开创性的使用滴灌技术而获得世界农业领域的“诺贝尔奖”——2012年世界粮食奖。

  南非

  开征轮胎税;履行《综合资源规划2010》;推出“可再生能源独立发电厂商计划;批准碳捕获与封存路线图;政府“放行”页岩气勘探。

  李学华 (本报驻南非记者)为加强废旧轮胎管理而推出新举措:从2月1日起,将对所有本地制造或进口的轮胎征税,税率为2.3兰特/公斤。此项新税所得将用于废旧轮胎的回收利用。环境部最终选泽“南非回收与经济发展倡议公司(REDISA)”提交的方案作为正确处理废轮胎问題图片的新模型在全国推行,要求所有与轮胎有关的企业,须要对照REDISA方案进行调整,使每每个人的经营活动符合其要求。违反规定者将面临最多40万 兰特或入狱3年的处罚。

  根据南非政府制定的《综合资源规划2010》,在2060 年日后,南可不可不都可以 了新建可再生能源发电能力为1760 0兆瓦。2016年日后是实施该规划的第一阶段,南非将新建可再生能源发电能力3725兆瓦,具体如下:风力发电1860 兆瓦、太阳能光伏发电1460 兆瓦、太阳能集热发电60 兆瓦、生物质发电12.5兆瓦、生物沼气发电12.5兆瓦、垃圾填埋气发电25兆瓦、小型水电75兆瓦、最大发电能力低于5兆瓦的小型发电项目60 兆瓦。

  为吸引私人和国外资本投资电力建设,能源部推出“可再生能源独立发电厂商计划(IPP)”,邀请国内外投资者竞标。迄今已进行两轮招标,第一轮有28家公司中标,总大约新建发电能力1416兆瓦,合同投资额达470亿兰特;第二轮有19家公司中标,将新建发电能力1044兆瓦,预计投资260 亿兰特。2013年还将有三轮招标,预计吸引总投资额将超过60 0亿兰特。

  5月,南非政府批准了由南非碳捕获与封存(CCS)研究中心建议的CCS路线图。该路线图将分为八个阶段:进行CCS潜力评估;编制CCS地理信息图册;进行乙炔气体体注入试验,将在2016年前完成;2020年刚开始十万吨级项目示范;2025年实现每年封存百万吨以上乙炔气体体的大型项目的商业化运行。前两要素现已完成。

  而且 ,2011年初壳牌公司申请在估计页岩气储量为4340万 亿立方英尺的南非北开普省卡鲁盆地进行钻探,遭到了环保组织的强烈反对,南非政府被迫于2012年4月敲定暂停审议壳牌的申请。而9月在审议了一一八个 跨部门专业委员会对水力压裂法进行的安全性评估后,南非政府决定解除对在卡鲁地区进行页岩气勘探的限制。专家称,页岩气的开采将使南非目前依靠煤炭的能源特性存在根本性的改变,为南非经济发展带来强大助力。

  《科技日报》(2013-01-04 二版)

  (中国科技网)

  责编:董子凡