1、可持续能源之路

 

    人类文明的进步离不开其对能源利用能力的提高。 一系列农业和工业革命使世界上越来越多的人可以取暖和照明，施肥和灌溉农作物，彼此联系以及畅游全世界。 所有的这些进步都依赖于我们在发现、提取和使用能源方面的不断进步。 而材料科学研究正在推进建设一个基于清洁能源生产、输送和分配及电能和化学能存储，能源效率更高和能源管理系统更好的可持续发展的未来社会。

        有鉴于此，1997年诺贝尔物理学奖得主、美国第12任能源部部长、斯坦福大学教授朱棣文，斯坦福大学教授崔屹和斯坦福大学Nian Liu对光伏器件、电池、太阳能与化学能转换的研究现状进行了深入分析和总结，并对新能源材料今后的研究方向进行了展望。

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2、太阳能燃料和化学品

 

    太阳能转化为燃料和化学品是存储可再生能源的极具吸引力的研究方向，而光电催化技术是制备太阳能燃料的代表途径。 然而，在这些技术的开发过程中仍存在许多挑战，譬如寻找用于吸收入射光子的合适材料，开发用于水分解和燃料生产的更高效的催化剂，以及如何设计优化催化剂、光吸收剂和电解质之间的界面。

    有鉴于此，斯坦福大学Jens K. Nørskov教授等发表综述，重点总结了上述领域最近的里程碑事件，以及在实现将太阳能高效的转化为燃料和化学品技术上的一些关键科学挑战。

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3、电池开发的可持续性和原位监测

 

    作为电动车的关键组件和可再生能源发电中的储能系统，二次电池是当今社会的主要发展方向。为了尽量减少二次电池广泛使用带来的生态影响，研究工作必须考虑电池材料的可持续性，选择环境友好和可循环利用的材料。另外，必须在电池使用期间连续监测其健康状态，尽可能维持电池性能。因此，发展电池反应过程的原位分析技术也显得尤为重要。

 

有鉴于此，欧洲研究所J. M. Tarascon和剑桥大学C. P. Grey综述了可持续化学反应和原位分析技术的重要进展，以及一些挑战和可能的解决方案。

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4、受光合系统相干效应启发的光伏概念

    过去十年中，在理解生物光合系统中的相干和振动现象如何帮助能量从捕光天线系统有效的传递到光合反应中心方面获得了迅速的进展。有鉴于此，普林斯顿大学Gregory D. Scholes，阿卜杜拉国王科技大学Jean-Luc Brédas和多伦多大学Edward H. Sargent探讨了如何利用光合系统中的相干效应来制造更好的太阳能电池。

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5、电化学能源界面

 

固 - 液界面电催化研究进展和技术创新对于推动可靠、经济和环境友好的能源利用起着至关重要的作用。有鉴于此，美国阿贡国家实验室Nenad M. Markovic和Vojislav R. Stamenkovic等发表综述，重点介绍了用于电解槽中高效产氢和产氧的新材料开发进展及其在燃料电池中的应用，指出了对共价和非共价相互作用之间协同性的基本理解可以用于指导催化剂的设计。

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6、高效光伏能量转换方法和材料

    

    过去五年，光伏技术的成本显著降低，光伏技术已经成为未来发电成本最低的选择之一。能量转换效率提高直有助于降低成本。然而目前商业生产的标准单结太阳能电池能量转换效率从根本上受肖克利•奎伊瑟效率极限的限制，实际值低于30％。有鉴于此，新南威尔士大学Stephen P. Bremner和Martin A. Green发表综述，讨论了一系列可能突破肖克利•奎伊瑟效率极限的太阳能转换策略及技术。

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