前瞻技术脉动：能源技术（202406）
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研究人员的目标是使更便宜的燃料电池成为现实
美国SLAC国家加速器实验室和史丹佛大学联合SUNCAT界面科学与催化中心的副科学家
Michaela Burke Stevens表示：“氢燃料电池在能量储存和转换方面确实具有巨大的潜力
，它可以使用氢作为汽油等的替代燃料。但运行燃料电池仍然相当昂贵。”研究人员透过
用更便宜的替代品白银部分取代铂族金属来平衡成本。但真正的关键是简化将催化剂添加
到电池电极上的化学配方。科学家通常将催化剂混合到液体中，然后将其铺展到网状电极
上，但这些催化剂配方在不同的实验室环境中使用不同的工具并不总是以相同的方式发挥
作用，这使得将工作转化为现实世界的应用变得困难。两个团队共同发现，透过用更便宜
的银取代以前催化剂中使用的一些铂族金属，他们能以低得多的价格实现同样有效的燃料
电池。现在他们有了一种行之有效的催化剂开发方法，他们可以开始测试更雄心勃勃的想
法。
参考资料：Researchers aim to make cheaper fuel cells a reality. Techxplore,
2023/11/13
比尔盖兹支持的新型风机设备，预计成本为传统水平轴风机的1/3
美国能源新创公司Airloom开发出一种完全不同于传统风机造型的椭圆轨道风机，可能显
著改变再生能源的格局，大幅降低风力发电成本。已经获得比尔盖兹的Breakthrough
Energy Ventures fund投入美金4百万种子基金的支持。传统风力涡轮机庞大尺寸增加了
各阶段成本：材料、制造、运输、建设和维护，长叶片、高塔结构和庞大发电机开支巨大
。Airloom将所有部分变小并接近地面。其设置采用25米高柱支撑椭圆形轨道，每隔10米
设有风叶片，并通过电缆连接。这些叶片在轨道上收集风能，长边设计最大程度捕捉风力
，短边让叶片转向。全长叶片每转两次短暂停顿，使得成本大幅降低。Airloom承诺成本
将是传统风轮机的1/3，20 MW风电场设备成本不到600万美元，并将风能等化成本大幅降
低至每度(kWh)电1.3美分。这项设计也减少视觉干扰，可适用更多场地，并能水平扩展。
他们已有小型原型机，将使用种子资金进行50 kW测试，并计画投入商业化及进一步扩展
。
参考资料：Bill Gates backs novel device promising wind energy at 1/3 the
cost. NEW ATLAS, 2023/11/7
利用海洋的潜在能源：新型奈米装置将海水转化为电能
由Jean-Pierre Leburton领导的伊利诺大学香槟分校的研究团队发表于《Nano Energy》
期刊的研究指出，该团队开发的奈米装置能利用海水和淡水间的盐度差异产生电能。此装
置使用奈米流体技术将离子流转化为可用的电能。当盐度不同的海水和淡水相遇时，该装
置利用“库伦拖曳”（Coulomb drag）现象，即当离子通过装置中的狭窄通道时，电力作
用使得装置中的电荷从一侧移动到另一侧，产生电压和电流。研究结果显示，不论电荷间
的电力作用是引力还是排斥，该装置都能有效运作。此外，该技术不受通道配置和材料影
响，只要通道直径狭窄到可以确保离子和电荷之间的距离接近即可。研究团队目前正在为
研究发现申请专利。虽然该技术目前还处于概念阶段，但已展现出在能源应用方面的潜力
，并可应用于生物医学传感和奈米流体学等领域。
参考资料：Harnessing the Sea's Hidden Energy: New Nano-Device Turns Seawater
Into Electricity. SciTechDaily, 2023/11/23.
太阳能电池制造的革命性突破
更小型、更便宜、更强大的太阳能电池将为许多科技应用领域带来进一步变革。背接触
(back-contact )微米太阳能电池的尺寸仅为一根头发厚度的两倍，可减少95%电极引起的
阴影，并可能降低高达3倍的能源生产成本。
渥太华大学的研究人员表示：“这一技术突破具有巨大潜力，将带来显著的社会利益。价
格更低、更强大的太阳能电池将有助于加速能源转型。轻量级核电池将促进太空探索，而
设备的微型化将促进物联网的发展，并有助于开发更强大的电脑和智慧型手机。”此微米
级太阳能电池的制造过程系由渥太华大学、魁北克的谢布鲁克大学和法国格勒诺布尔的微
电子技术实验室共同合作，并将研究成果发表于《Cell Reports Physical Science》期
刊。(1398字；图1)
参考资料：Revolutionary breakthrough in the manufacture of photovoltaic
cells. ScienceDaily, 2023/11/22.