2000年，世界能源消費量約為14115萬億瓦時，其中85%來自化石燃料或核能。初級能源的一個較重要的消費者是電力部門。到2020年，能源消費總量預(yù)計將增長20%，如無有效的措施，二氧化碳排放量將增加14%。根據(jù)《京都議定書》，歐盟承諾2008年至2012年期間的二氧化碳排放量要比90年低8%，為此，可再生能源所占份額要從6%升至12%，并提高能效。為了實現(xiàn)這些目標(biāo)，解決方案不僅僅包括技術(shù)手段，還包括改變能源輸送和利用的潛在方法。因此，促進能源部門的研究與技術(shù)開發(fā)是關(guān)鍵的一步。 為了開發(fā)更清潔、廉價和有效的工藝，需要跨{TodayHot}學(xué)科的努力，其中包括各個不同的技術(shù)領(lǐng)域，如能源、化學(xué)工程、生物技術(shù)、傳感器、信息技術(shù)、材料科學(xué)、材料工程等等。在這些領(lǐng)域中，納米技術(shù)和納米材料被認(rèn)為很有潛力，對能源系統(tǒng)將產(chǎn)生重大影響。 納米技術(shù)涉及對單個原子、分子或分子簇的處理或自行組裝形成結(jié)構(gòu)，創(chuàng)造出具有低尺寸結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的新特征或不同特性的材料和裝置。與能源部門關(guān)系較為密切的是有上述尺寸的粒子。這可能是球形粒子、圓筒狀納米管或有納米級微孔的材料。納米技術(shù)較有趣的是，納米大小的粒子具有完全不同于宏觀世界的相同材料的特性。 納米技術(shù)的相關(guān)作用 與大塊材料相比，納米粒子與能源應(yīng)用較相關(guān)的作用是大量暴露在表面的原子。由于巨大的表面面積可以用較少的材料產(chǎn)生較高的反應(yīng)率，這對生產(chǎn)較好的催化劑（導(dǎo)致較高的反應(yīng)率、較低的加工溫度、減少排放或者需要很少的原料），改進燃燒工藝（較高的效率、較低的加工溫度）或提高光吸收率是有用的。這一表面效應(yīng)也適用于能量儲存應(yīng)用（例如：氫儲存或鋰電池電極）或能量轉(zhuǎn)換（燃料電池電極）。我們可以利用吸收性納米粒子的尺寸來調(diào)節(jié)光譜吸收。利用這一效應(yīng)可提高太陽能電池的光吸收，從而提高效率。與常規(guī)尺寸的相同材料相比，這種材料的機械特性在納米區(qū)域能夠發(fā)生極大的變化。例如：納米管強度比相同尺寸的鋼高很多。在復(fù)合材料中，這可以產(chǎn)生較輕的材料，用于汽車或飛機，同時降低能耗。 能量轉(zhuǎn)換的潛在應(yīng)用 有納米層或納米棒的太陽能電池可以大幅增加太陽光的{HotTag}發(fā)電量。納米結(jié)構(gòu)材料或納米組件可用于未來或新出現(xiàn)的能源生產(chǎn)技術(shù)，其中包括太陽光伏電池和氫能轉(zhuǎn)換。納米技術(shù)將有助于推進燃料電池的開發(fā)，帶來更有效和更劃算的電極和電解材料。氣凝膠是一種有納米級微孔的透明隔熱材料，被開發(fā)用作太陽能收集器的覆蓋材料。納米結(jié)構(gòu)材料在熱電裝置中顯示出其未來的應(yīng)用潛力。此外，納米生物技術(shù)研究增加了知識，使生物動能子系統(tǒng)得到成功的建造。 能量儲存的潛在應(yīng)用 納米晶體金屬混合物可以為儲存氫提供重要的有利條件，而且，對碳納米管的儲氫能力開展了積極的研究，也引發(fā)了很大的爭論。然而，其他獨立組織沒有實例可以證明或者確定碳納米管的高儲存容量。因此，其商業(yè)化似乎是不可能的。業(yè)已證明，納米晶體材料和納米管可以使鋰電池的功率密度、壽命以及充放電速度大大提高。 在超級電容器中使用納米粒子有三種結(jié)果：用很少的材料就可以達(dá)到特定的電容量；利用很薄的材料層就可以實現(xiàn)較高的電容量，因為較小的粒子同較大的活性表面積相關(guān)；較薄的層意味著微型化在較大程度上是可行的。因此，納米技術(shù)將為電容器（包括：手機、電腦筆記本和半導(dǎo)體）打開新的潛在市場。 節(jié)能的潛在應(yīng)用 利用燃料添加劑可以提高燃料的燃效，從而減少排放和改良燃燒?；诮饘傺趸锏募{米粒子材料可在發(fā)動機無明顯磨損的情況下，在原位提升燃燒反應(yīng)，這是由于粒子大小的關(guān)系。如今已經(jīng)實施的一項提高燃效的解決方案是，利用納米多孔催化劑或納米粒子來提高轉(zhuǎn)換率。用相似的方法，納米催化劑可以提高反應(yīng)率，降低處理溫度，減少排放或工業(yè)廢物，從而提高化學(xué)反應(yīng)的生產(chǎn)率。 隔熱方面的進展將有助于降低家庭和工業(yè)的日常能源需求和費用。納米技術(shù)以氣凝膠的形式為該領(lǐng)域做出了貢獻。使建筑物或材料隔熱的另一種方法是利用反射面或智能面，對光強度的變化做出反應(yīng)。納米技術(shù)利用超薄層來幫助改進這些系統(tǒng)。利用基于納米粒子的較輕、較強和較硬的材料可以降低能源、燃料和材料消耗，尤其是在運輸部門。 現(xiàn)實的產(chǎn)品 沸石是一種自然產(chǎn)生或人造的有納米級微孔的材料，幾十年來一直被用作有效的催化劑。而且，目前以孔徑在1納米范圍的晶體材料制成的催化劑輔料構(gòu)成了每年300億美元的產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)。石油工業(yè)已在利用納米技術(shù)精煉石化產(chǎn)品。如今，在大多數(shù)小汽車?yán)锒寄苷业揭揽考{米技術(shù)的催化轉(zhuǎn)化器，它們用納米級金屬氧化物陶瓷涂層作為催化劑，增加表面面積，幫助消除廢氣中的有害氣體，將它們轉(zhuǎn)化成無害的氫氧化氮和二氧化碳，使汽車更有效地利用燃料。 未來的研究方向 為了使納米技術(shù)在能源應(yīng)用中產(chǎn)生更大的市場影響，需要進一步完善納米結(jié)構(gòu)材料：一些納米材料（如納米管）至今沒有實現(xiàn)批量生產(chǎn)，關(guān)鍵問題在于適用于批量生產(chǎn)的較廉價和較易控制的方法的開發(fā)。納米粒子的特性分布和配置常常是憑偶然的。需要更先進的方法來進行納米粒子的受控制備和自組織的配置。就很多能源應(yīng)用而言，納米粒子的極其重要的特性是巨大的表面面積。因此，要研究具有更大表面面積的材料。此外，還需尺寸更小的多孔分布的膜應(yīng)用材料。 找靠譜的紅木家具品牌看大紅酸枝百科網(wǎng) 冬天門窗煩惱多| 解決門窗結(jié)露問題，不能只是擦擦擦 順應(yīng)生活快節(jié)奏~兔寶寶易裝解決家裝周期長的難題！ 科思創(chuàng)云端發(fā)布涂料與膠粘劑創(chuàng)新解決方案 屋面銹蝕、滲漏、被臺風(fēng)掀翻？卓寶外喜輕鋼系統(tǒng)解決方案為你支招！ 科技防水|三棵樹綠盾防排水系統(tǒng)解決方案，助力高品質(zhì)綠色人居建設(shè) 甲醛新國標(biāo)ENF登場，云生活凈醛歐松板與“醛”世界為敵 ARROW箭牌攜手國家體育館雙奧場館，讓世界人民感受智慧力量 亮點來襲｜11月8-11日，來世界陶瓷的中國主場看“新”！ 載入吉尼斯世界紀(jì)錄大全、全國重點文物保護單位......這些古建筑防水卓寶守護！ 德愛威D1000建筑色?材解決方案發(fā)布會，大咖云集，深入探討建筑色與材