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在火星上种土豆太麻烦,神奇化学

时间:2019-08-22 05:57来源:科学研究
新豪天地登录网址,新知 新知 专家共话“神奇化学”。墨子沙龙 供图 在当今人口爆炸的时代,人口数量、人均能源消耗量不断增加,地球最主要的能量来源——化石能源逐渐减少,且

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专家共话“神奇化学”。墨子沙龙 供图

在当今人口爆炸的时代,人口数量、人均能源消耗量不断增加,地球最主要的能量来源——化石能源逐渐减少,且在消耗过程中给环境带来巨大污染,人类该何去何从?

在当今人口爆炸的时代,人口数量、人均能源消耗量不断增加,地球最主要的能量来源——化石能源逐渐减少,且在消耗过程中给环境带来巨大污染,人类该何去何从?

移民火星,或许人类不需要带去植物,只需带上一方方人工光合作用系统就行了。这或许也将改变人类对化石能源的依赖,遏制全球气候变暖的趋势。在日前由中国科技大学上海研究院主办的“墨子沙龙”上,美国科学院院士、美国加州大学伯克利分校化学系与材料科学工程系双聘教授杨培东透露,目前科学家已研制出能量转换效率高达8-10%的人工光合作用系统,而在自然界光合作用的转换效率仅为0.5-5%。

中新网上海4月15日电 中国科学技术大学上海研究院主办的公益科普论坛墨子沙龙“新能源&新材料:让世界更绿色的神奇化学”日前在上海图书馆举行,邀来加州大学伯克利分校教授杨培东、厦门大学教授郑南峰、中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员陈立桅共话“神奇化学”。

近日,一场围绕“新材料&新能源:让世界更‘绿色’的化学”的论坛在上海图书馆举行,加州大学伯克利分校教授杨培东、厦门大学教授郑南峰、中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员陈立桅等共话“神奇化学”,探讨人类走向绿色未来的方向。

近日,一场围绕“新材料&新能源:让世界更‘绿色’的化学”的论坛在上海图书馆举行,加州大学伯克利分校教授杨培东、厦门大学教授郑南峰、中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员陈立桅等共话“神奇化学”,探讨人类走向绿色未来的方向。

吸收阳光,将二氧化碳和水变成有机物和氧气,自然界的光合作用将来自太阳的无穷无尽的能量“固定”到了地球上——现代人类社会所大量使用的化石能源也是来自千万年前光合作用从阳光中固定下来的能量。“我们现在利用风能、太阳能,最大的问题是能量密度不够。”杨培东说,这些可再生能源不够稳定,需要大量蓄电设备,但若可以直接用有机物来储存能量,就可以解决这些问题。比如,光合作用可以直接生产燃料、食物,以及药物的中间体。

墨子沙龙是由中国科学院院士潘建伟倡导主办的公益性大型科普论坛,沙龙邀约近百名前沿科学领域的中国国内优秀科学家,力图打造以上海为中心,影响力覆盖全国的高端前沿科学普及论坛。此次活动,潘建伟院士为活动主持人,由中科大校长包信和作为圆桌会谈主持人。

是否可以用化学的方法直接产生人类生产、生活所需要的能源?用新材料“优化”化学工业,能让它更环保?或者对能源进行更高效的利用,在节约能源的同时也给人类的生活带来便利?

是否可以用化学的方法直接产生人类生产、生活所需要的能源?用新材料“优化”化学工业,能让它更环保?或者对能源进行更高效的利用,在节约能源的同时也给人类的生活带来便利?

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杨培东的分享主题是“液态阳光”,即二氧化碳加上水、加上太阳能,把它转化成氧气和人类所需要的一些重要化学品。

化学新能源、绿色新材料,这些新型的绿色人工资源,让我们从多角度向可替代绿色资源展开研究。郑南峰教授在演讲中介绍了如何用催化剂精准控制化学反应,让化工生产更高效,副产物排放更少。他为大家讲解了“自然界的还原酶”在工业上的指导作用。

化学新能源、绿色新材料,这些新型的绿色人工资源,让我们从多角度向可替代绿色资源展开研究。郑南峰教授在演讲中介绍了如何用催化剂精准控制化学反应,让化工生产更高效,副产物排放更少。他为大家讲解了“自然界的还原酶”在工业上的指导作用。

经过两百多年的研究,人类已经对光合作用的过程有了透彻的了解。2003年,美国启动“太阳神计划”,用半导体制成光化学二极管,带上不同的催化剂,就能吸收阳光的能量,将二氧化碳和水,变成我们需要的化合物。2014年,第一个人工光合作用集成系统诞生,当时其能量转换效率只有0.5%,如今这一系统的能量转换效率已经可达到8-10%。

他表示,过去一百多年来,人类工业化进程当中,利用了大量能源,来源大都是化石燃料,这里会有一系列环境问题,即我们通常所说的二氧化碳排放问题,“化学能的能量密度非常高,这也就是为什么在过去一百年当中,我们一直在用化石能源,因为它的能源密度非常有利于我们开车、飞机等方面的能量要求。”

离开很多材料,人类的生活将没有那么舒服及多姿多彩,但一看这些材料来自化学工业,人们心里便有些忐忑,认为可能会产生污染。“其实通过技术的进步,我们是可以解决这些问题的。”郑南峰说,催化剂就像是“黑箱子”一样,可以让污染物更少,材料品质更高。随着研究进展,可以让“黑箱”慢慢打开,了解哪些更环保。他希望在未来,我们的化工不再有污染。

离开很多材料,人类的生活将没有那么舒服及多姿多彩,但一看这些材料来自化学工业,人们心里便有些忐忑,认为可能会产生污染。“其实通过技术的进步,我们是可以解决这些问题的。”郑南峰说,催化剂就像是“黑箱子”一样,可以让污染物更少,材料品质更高。随着研究进展,可以让“黑箱”慢慢打开,了解哪些更环保。他希望在未来,我们的化工不再有污染。

在火星上种植植物,需要营造一个类似地球的环境,难度相当高,可如果采用人工光合作用系统,显然可以更高效地生产人类所需要的物品,而且更方便经历从地球到火星的漫长旅途。“火星上二氧化碳含量高达96%,这非常有利于人工光合作用系统工作。”杨培东补充道,不过目前生物催化剂发展比较快,化学催化剂则相对滞后,“利用细菌等微生物作为催化剂,我们仍然要为它们在星际旅途和火星上适应环境的问题所苦恼,万一哪个基因变异了,我们就得不到想要的化合物了”。

但他同时指出,如果在接下来的时间中,我们还是沿用以前的能源结构,源源不断地给环境增加越来越多的二氧化碳,全球暖化将加剧。

陈立桅演讲主题是“小电池与它的大影响”。他以电池储存为主题,绿色环保为导向,介绍了未来的“电池研发”规划。从“电池材料”入手,未来的电池领域将着眼于储备丰富的材料,比如钠、镁、铝和有机物,甚至绿色生物材料。随着电池研发工具不断丰富,他们将通过高精度电子显微镜、散裂中子源、同步辐射光源、自由电子激光器等深入研究材料的电子特性。

陈立桅演讲主题是“小电池与它的大影响”。他以电池储存为主题,绿色环保为导向,介绍了未来的“电池研发”规划。从“电池材料”入手,未来的电池领域将着眼于储备丰富的材料,比如钠、镁、铝和有机物,甚至绿色生物材料。随着电池研发工具不断丰富,他们将通过高精度电子显微镜、散裂中子源、同步辐射光源、自由电子激光器等深入研究材料的电子特性。

不过,这套系统如果在地球上使用,可能会见效更快。杨培东介绍,通过人工光合作用系统,人类可以实现“碳平衡”,解决使用化石燃料所带来的全球气候变暖问题。

光合作用无处不在,而且太阳能取之不尽,“二氧化碳 水”这个化学方程式在杨培东看来,是一个可以创造奇迹的方程式,只要有合适的催化剂,其不仅可以变成氧气,还可以变成燃料、药物和商业化学品。

在陈立桅看来,电池对我们的未来影响巨大。它可以使人类生活更加绿色、更加智能、更加移动。

在陈立桅看来,电池对我们的未来影响巨大。它可以使人类生活更加绿色、更加智能、更加移动。

墨子沙龙此次活动邀请了三位嘉宾,分别是美国科学院院士杨培东、厦门大学教授郑南峰、中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员陈立桅,中科大潘建伟院士为此次活动主持人,由中科大校长包信和作为圆桌会谈主持人。

他介绍,在2003年的时候,他们在伯克利国家实验室能源部启动了太阳神计划,这个计划的目的就是怎么跟自然界学习,做到把二氧化碳利用半导体、利用催化剂,把它转化成有用的化学品。

如果产生和储存绿色资源的机制都了解了,能否实现真正的人工能源转化呢?杨培东在讲座中详细地介绍了“人工光合”的过程,分享的主题是“液态阳光”,即二氧化碳加上水、加上太阳能,就可转化成氧气和人类所需要的一些重要化学品。

如果产生和储存绿色资源的机制都了解了,能否实现真正的人工能源转化呢?杨培东在讲座中详细地介绍了“人工光合”的过程,分享的主题是“液态阳光”,即二氧化碳加上水、加上太阳能,就可转化成氧气和人类所需要的一些重要化学品。

墨子沙龙是由潘建伟院士倡导主办的公益性大型科普论坛。沙龙邀约近百名前沿科学领域的国内优秀科学家,力图打造以上海为中心,影响力覆盖全国的高端前沿科学普及论坛。

团队2014年在实验室以人工光合作用系统,实现了0.38%的转化效率,当时这一数字与植物的转化率相当,前几年达到了0.5%,最新的数据是8%至10%。

杨培东介绍,在2003年的时候,其研究团队启动了太阳神计划,目的是模仿自然界,利用半导体和催化剂,把二氧化碳转化成有用的产品。

杨培东介绍,在2003年的时候,其研究团队启动了太阳神计划,目的是模仿自然界,利用半导体和催化剂,把二氧化碳转化成有用的产品。

编辑:朱颖婕

郑南峰分享了“如何用材料研究,让化工生产更绿色”。他介绍的是,怎么用好的一些材料,让化工更绿色。郑南峰表示,离开很多材料,人类的生活将没有那么舒服及多姿多彩,但一看这些材料来自化学工业,人们心里便有些忐忑:“这是化工,可能会产生污染,然后大家就开始反感了。”

2014年,该团队研发的人工光合作用系统,将太阳能转化为化学能的效率提高到8%—10%,远超于绿色植物0.5%的转化率。据了解,团队接下来的研究方向是通过氮气、太阳能将水和二氧化碳转化成肥料,促进绿色农业的发展。当然这还只是未来的愿景。

2014年,该团队研发的人工光合作用系统,将太阳能转化为化学能的效率提高到8%—10%,远超于绿色植物0.5%的转化率。据了解,团队接下来的研究方向是通过氮气、太阳能将水和二氧化碳转化成肥料,促进绿色农业的发展。当然这还只是未来的愿景。

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郑南峰表示,其实通过技术的进步,我们是可以解决这些问题的,“我们不应该将这些能够改进我们生活水平的东西,排斥在外,如果那样,可能我们的生活水平就会倒退很多年,这是我们不希望看到的。”

作为一个化学工作者,郑南峰说,希望以基础研究促进技术创新,推动中国的化工更绿色,“因为我们真的离不开化工给我们带来的好处。”

陈立桅说的则是“小电池与它的大影响”。人们现代生活中可以说是到处都有电池,到处离不开它,最明显的例子就是手机和电脑,现在每个人都离不开智能手机,而我们经常都会对智能手机电池的续航能力发出抱怨。除了手机和电脑以外,像很多常用的电动工具,很多年轻人和孩子们的玩具或机器人,乃至现在非常重要的电动汽车,它的核心都需要用到电池。

陈立桅科普了小电池的“成长史”,他表示,未来我们还需要继续研发,把我们的电池工业做得更加绿色、环保、低成本,“未来人类社会将会更加智能,现在大家都讲5G物联网的应用,讲人工智能和超级计算等等,这些所有在互联的物体、器件都需要电池,所以电池可以使我们的未来更加绿色、更加智能、更加移动。”

编辑:科学研究 本文来源:在火星上种土豆太麻烦,神奇化学

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