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據媒體TechCrunch報導，專家們表示，在SpaceX開始測試世界上最大的火箭之前，一份需要美國聯邦航空管理局（FAA）批準的環境文件，缺少關於其燃料來源的關鍵細節。 FAA上個月發布了SpaceX公司的「星際飛船」和「超重型」運載火箭的規劃環境評估（PEA）草案，埃隆·馬斯克希望這些運載火箭很快就能進入軌道，然後飛向火星。這份長達142頁的文件涵蓋了SpaceX位於德克薩斯州的博卡奇卡設施的建設和日常運營，馬斯克希望將其納入一個名為Starbase的城市。其中包括飛行前操作、火箭測試、發射和著陸，以及燃料、水和電力供應。 一個新的預處理系統將把天然氣淨化和冷卻成液態甲烷燃料，用於星際飛船和超重型火箭。一個新的250兆瓦的天然氣發電廠將需要更多的天然氣。這麼大的發電廠通常為10多萬個家庭服務，並可能花費數億美元。但是，當火箭發射在PEA中得到大量的報導時，新的發電廠卻只得到粗略的提及。特別是，不清楚每天所需的天然氣將如何運往SpaceX在墨西哥邊境附近的偏遠設施。 佛蒙特法律學校法學教授兼環境宣傳診所高級顧問Pat Parenteau說，在PEA中沒有提及這一點是不尋常的，而且可能違反了美國《國家環境政策法》(NEPA)的規定。 「NEPA是我們所說的『三思而後行』的法律，」Parenteau說。「它的目的是讓聯邦決策者了解他們的行為對環境的影響以及避免這些影響的方法。」 管道是將天然氣運送到目的地的通常方式。一位聯邦機構的官員告訴TechCrunch，今年早些時候，SpaceX詢問了重新使用一條穿過下格蘭德河谷國家野生動物保護區的廢舊天然氣管道的問題。 這位不願透露姓名的官員寫道：「他們想重新啟用這條管道，通過管道運輸甲烷，而不是像現在這樣通過卡車運輸甲烷。」 然而，根據該官員和州政府的記錄，這條管道在2016年被永久放棄了。這位官員告訴TechCrunch，這條廢棄的管道現在是德克薩斯大學格蘭德河谷分校網際網路連接的光纜。 用卡車運送足夠的天然氣來支持一個大型發電廠和定期火箭發射將是一項相當大的工程。據TechCrunch采訪的一位工程師稱，這將需要每年運送數千輛油罐車。 正如彭博社今年早些時候首次報導的那樣，SpaceX甚至建議它對自己鑽探天然氣感興趣。在關於一些廢棄氣井所有權的爭議中，該公司後來寫道：「SpaceX（擁有）利用天然氣的獨特能力，具有不同的經濟動機，不依賴於運輸或出售給天然氣市場。」 Parenteau認為，無論SpaceX選擇哪種方法，其環境影響都應該在PEA中披露。他說：「甲烷是一種非常強烈的溫室氣體，法院已經說過，只要你提出一個涉及甲烷的項目，你就必須一路看回到油井，通過管道分配，以及在天然氣燃燒的下游影響。」 根據一位一直在研究星際基地的環境工程師的Blog網誌，PEA也沒有提到天然氣發電廠和天然氣處理廠的其他典型設備，包括熱氧化器、氨儲存罐和天然氣火炬。所有這些都有環境影響，包括碳足跡和空氣污染。 FAA提供了以下聲明：「評估草案是按照《國家環境政策法》和其他適用的環境法律和法規編寫的。」 SpaceX沒有回應評論請求，但馬斯克在周四的特斯拉股東大會上確實提到了該公司對化石燃料的依賴。「人們說碳稅將使特斯拉受益，」他說。「我想，'是的，但它會傷害SpaceX'。」他隨後指出，（大氣中的）甲烷最終會分解成二氧化碳。"不要太擔心甲烷，"他總結道。 盡管天然氣發電廠的確切位置仍不確定，但它將有大約5.4英畝的面積，有高達150英尺的結構，並且全年不分晝夜地連續運行。根據PEA的報告，還有一個小型（1兆瓦）的太陽能農場，SpaceX希望能將其擴大。 SpaceX需要天然氣發電廠來運行一個新的海水淡化廠，該廠每年將生產數百萬加侖的淡水，用於發射期間的噪音和火災抑制。大量的電力也將被用來從空氣中製造液態氧。 NEPA並不是唯一適用的聯邦規則。Parenteau和另一位專家說，根據《清潔空氣法》，一個250兆瓦的發電站通常有資格成為一個主要的新空氣污染源。這將引發另一個漫長的環境審查。 「在NEPA（頒布）50多年後，我很驚訝看到一個機構這樣做，」Parenteau說。「也許他們希望沒有人注意到？」 在11月1日公眾評議期結束後，FAA將發布最終的PEA，允許SpaceX繼續進行（這取決於FAA的安全調查結果）；或者宣布其打算準備一份更詳細的環境影響報告（EIS），這通常需要數年時間來准備。 如果最終的PEA似乎不符合NEPA或清潔空氣法的要求，當地社區或環境組織可以起訴，迫使FAA准備環境影響報告，可能會進一步推遲星際飛船的軌道發射。 來源：cnBeta

據媒體報導，一個由加州大學洛杉磯分校領導的工程師和化學家團隊在開發微生物燃料電池方面邁出了一大步--該技術利用天然細菌從廢水中的有機物中提取電子以產生電流。一項詳細說明這一突破的研究已發表在《科學》上。 這項研究的論文共同通訊作者、加州大學洛杉磯分校塞繆里工程學院材料科學與工程系教授兼主任Yu Huang表示：「利用廢水中發現的細菌的活體能量回收系統為環境可持續性努力提供了一記重拳。細菌的自然種群可以通過分解有害的化學物質來幫助消除地下水的污染。現在，我們的研究還展示了一種從這一過程中利用可再生能源的實用方法。」 該團隊專注於Shewanella屬細菌，這些細菌因其能源生成能力而被廣泛研究。它們可以在所有類型的環境中--包括土壤、廢水和海水--生長和繁殖，而不受氧氣水平的影響。 沙瓦氏菌物種自然地將有機廢物分解成更小的分子，電子是代謝過程的副產品。當這些細菌在電極上長成薄膜時，一些電子可以被捕獲並形成一個微生物燃料電池進而產生電力。 然而，由單胞沙瓦氏菌驅動的微生物燃料電池以前沒有從細菌中捕獲足夠的電流，進而以使該技術在工業上具有實用性。很少有電子能快速移動到足以逃離細菌的膜並進入電極以提供足夠的電流和功率。 為了解決這個問題，研究人員在由一種氧化石墨烯組成的電極上添加了銀的納米顆粒。這些納米顆粒釋放出銀離子，細菌利用其新陳代謝過程中產生的電子將其還原為銀納米顆粒，然後融入其細胞中。一旦進入細菌體內，銀顆粒就像微型傳輸線一樣捕捉細菌產生的更多電子。 該研究的論文另一位通訊作者、加州大學洛杉磯分校化學和生物化學教授Xiangfeng Duan指出：「將銀納米粒子加入細菌中就像為電子創造了一條專用快車道，這使得我們能以更快的速度提取更多的電子。」 隨著電子傳輸效率的大幅提高，所產生的銀浸泡的Shewanella薄膜向外部電路輸出了80%以上的代謝電子並產生了每平方厘米0.66毫瓦的功率--比以前微生物基燃料電池的最佳值高出一倍以上。 隨著電流的增加和效率的提高，這項由美海軍研究辦公室支持的研究表明，由銀-沙瓦氏菌混合細菌驅動的燃料電池可能為實際環境中的足夠功率輸出鋪平道路。 來源：cnBeta

辛辛那提大學的工程師們已經開發出一種利用溫室氣體製造燃料的方法。這個過程有可能在地球上和火星上都能創造出燃料。如果這個過程能夠得到完善，它可能被證明正是美國國家航空航天局所需要的，這可以為火箭和火星表面的其他用途提供燃料，供未來人類任務使用。 研究人員使用一種碳催化劑和反應器將二氧化碳轉化為甲烷。所利用的反應被稱為"薩巴蒂爾反應"，其名稱來自一位已故法國化學家保羅·薩巴蒂爾。有趣的是，美國國家航空航天局（NASA）已經在國際空間站上使用這一過程，以清除太空人從空氣中呼出的二氧化碳，並將其轉化為火箭燃料供空間站的推進器使用。 由於火星的大氣層幾乎完全是二氧化碳，研究人員認為在紅色星球表面生活和工作的太空人可以產生返回家園所需的一半燃料。能夠在火星表面產生燃料將大大減少必須從地球上攜帶的燃料的數量。通過減少必須從地球運往火星的燃料的重量，太空人可以攜帶更多的食物、水和科學設備。 在地球上，這個過程有可能從空氣中捕獲溫室氣體，以幫助應對氣候變化，同時創造一個可用於其他手段的燃料來源。在實驗室里，工程師們正在試驗該反應的各種催化劑，包括石墨烯量子點，以尋找增加甲烷產量的方法。 在過去的十年中，該過程已經得到了改進，這使得轉換過程的產量比最初發現時高出100倍。該團隊還與催化劑合作，生產不同類型的燃料，包括乙烯。乙烯在我們的日常生活中特別重要，因為它是一種用於製造各種產品的化學品，包括塑料和橡膠。 來源：cnBeta

早期的大質量星系 —— 那些形成於大爆炸後 30 億年的星系 —— 理論上應該含有大量可孕育恆星的冷氫氣。然而科學家們在藉助阿塔卡馬大型毫米 / 亞毫米陣列（ALMA）和哈勃太空望遠鏡觀察早期宇宙時，卻發現了一些奇怪的案例 —— 其中就包括了六個耗盡燃料的早期大質量星系。 星系團 MACSJ 0138 合成圖像（來自：ALMA / Hubble） 在 9 月 22 日發表於《自然》雜誌上的一篇文章中，科學家們詳細介紹了 REQUIEM 調查中研究的這些無法再形成恆星的「淬火」星系，並揭示了有哪些因素阻止其「燃料」的輸送。 上圖放大的明亮橙 / 紅點，描繪了使用...

天文學家認為早期星系是指大爆炸後30億年內形成的星系。他們認為這些星系會包含大量的冷氫氣體，這是用於創造恆星的燃料。然而，使用哈勃太空望遠鏡和阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列（ALMA）研究早期大質量星系的他們發現了六個神秘的星系，其與預期在早期宇宙中發現的星系非常不同。 這六個星系被稱為"熄滅"星系，不能再形成恆星。這些星系是作為高紅移的REsolving QUIEscent Magnified galaxies或REQUIEM調查的一部分被挑選出來進行觀測的。凱特·惠特克是這項研究的主要作者，也是麻薩諸塞大學阿默斯特分校的天文學助理教授。她說，宇宙中質量最大的星系在很短的時間內創造了恆星。最初，科學家們認為氣體在早期宇宙中應該是很豐富的，星系在大爆炸後幾十億年才停止產生恆星。 然而，在新的研究中，研究小組確定這些星系已經耗盡了製造恆星的燃料，而不是簡單地停止了恆星的形成。研究人員利用哈勃和ALMA的觀測結果，在毫米波長下觀察到了連續發射，這是塵埃的追蹤器，可以由此推斷出星系中剩餘的氣體數量。REQUIEM利用這兩台望遠鏡和引力透鏡，以更高的空間解析度觀測休眠星系。 這項調查使人們能夠清楚地看到這些遙遠的星系內部的情況，而這對於熄滅的星系來說往往是不可能的。當星系停止製造恆星時，它們很快就會變得非常暗淡，使得它們很難或不可能用單個望遠鏡進行觀測。觀察發現，六個目標星系中恆星形成的結束並不是因為將冷氣體轉化為恆星的效率低下造成的。相反，星系中恆星形成的結束是由星系中氣體庫的耗盡或清除造成的。 科學家們還不明白為什麼會發生這種情況，但它可能與超大質量黑洞的活動有關。 來源：cnBeta

據媒體報導，辛辛那提大學的工程師們正在開發將溫室氣體轉化為燃料的新方法，以應對氣候變化並讓獲得火星燃料。辛辛那提大學工程與應用科學學院副教授吳敬傑（音譯）和他的學生在一個反應器中使用碳催化劑將二氧化碳轉化為甲烷。該反應被稱為"薩巴捷反應"，來自已故法國化學家保羅·薩巴捷，國際空間站用它來清除太空人呼吸的空氣中的二氧化碳，並產生火箭燃料以保持空間站在高軌道上。 但吳敬傑想得更遠。火星大氣幾乎完全由二氧化碳組成。吳敬傑說，太空人可以通過在紅色星球上製造他們到達後所需的燃料來節省他們返程所需的一半燃料。他表示：「這就像火星上的一個加油站。你可以很容易地通過這個反應器泵送二氧化碳，並為火箭生產甲烷，」 辛辛那提大學的研究發表在《自然通訊》雜誌上，合作者來自萊斯大學、上海大學和華東理工大學。吳敬傑通過研究電動汽車的燃料電池開始了他的化學工程生涯，但大約10年前開始在他的化學工程實驗室研究二氧化碳轉化。 「我意識到，溫室氣體將成為社會的一個大問題，」吳敬傑說。「很多國家都意識到，二氧化碳是我們社會可持續發展的一個大問題。這就是為什麼我認為我們需要實現碳中和。」 拜登政府已經設定了一個目標，即到2030年實現溫室氣體污染物減少50%，到2050年實現依靠可再生能源的經濟。「這意味著我們將不得不回收二氧化碳，」他說。 吳敬傑和他的學生們，包括主要作者和辛辛那提大學博士生張天宇，正在試驗不同的催化劑，如石墨烯量子點--只有納米大小的碳層--可以增加甲烷的產量。吳敬傑說，這個過程有希望幫助緩解氣候變化。但它也有一個很大的商業優勢，即作為副產品生產燃料。 "這個過程比10年前的產量高100倍。所以你可以想像，進展會越來越快，"吳敬傑說。"在未來10年，我們會有很多創業公司將這項技術商業化。" 吳敬傑的學生正在使用不同的催化劑，不僅生產甲烷，而且生產乙烯。乙烯被稱為世界上最重要的化學品，用於製造塑料、橡膠、合成服裝和其他產品。 "綠色能源將是非常重要的。在未來，它將代表一個巨大的市場。所以我想研究它，"張天宇說。 吳敬傑說，當與太陽能或風能等可再生能源結合時，從二氧化碳中合成燃料變得更加具有商業可行性。"現在我們有多餘的綠色能源，我們只是扔掉了。我們可以將這些多餘的可再生能源儲存在化學品中，"他說。 這個過程是可擴展的，可用於能產生數噸二氧化碳的發電廠。而且它是有效的，因為轉換可以在產生多餘二氧化碳的地方進行。 吳敬傑說，利用二氧化碳生產燃料方面的進展使他對人類在有生之年踏上火星更有信心。 "現在，如果你想從火星回來，你將需要攜帶兩倍的燃料，這非常重，"他說。"而在未來，你將需要其他燃料。所以我們可以從二氧化碳中生產甲醇，並利用它們來生產其他下游材料。然後也許有一天我們可以在火星上生活。" 來源：cnBeta

據媒體報導，根據一個國際科學家小組的一項新研究，每年全球范圍內腐爛的木材釋放約109億噸碳。這大約相當於化石燃料排放量的115%。這項研究的論文合著者、來自澳大利亞國立大學(ANU)的David Lindenmayer教授指出，這是研究人員首次能夠量化枯木對全球碳循環的貢獻。 「到目前為止，人們對死樹的作用知之甚少，」Lindenmayer教授說道，「我們知道，活樹在吸收大氣中的二氧化碳方面發揮著至關重要的作用。但直到現在，我們還不知道這些樹分解時會發生什麼。事實證明，它產生了巨大的影響。」 Lindenmayer稱，分解是由溫度和昆蟲等自然過程驅動的。 「木材的分解和這些營養物質的循環是森林中一個至關重要的過程，」他說道。 研究表明，沒有天牛之類的蛀木昆蟲分解就不可能發生。 來自格里菲斯大學的研究合著者Marisa Stone博士稱：「我們知道白蟻和蛀木天牛等昆蟲可以加速朽木的分解。但直到現在，我們還不知道它們在全球范圍內對朽木碳釋放有多大貢獻。昆蟲占每年枯木碳釋放的29%。然而它們在熱帶地區的作用更大，而在低溫地區幾乎沒有影響。」 這個全球研究項目涵蓋了六大洲的55個森林地區。研究小組研究了140多種樹木的木材以確定氣候對分解速度的影響。 Lindenmayer稱：「一半的木材被放在網眼籠子里，這樣就可以防止昆蟲進入並讓我們可以研究它們的貢獻。我們發現，昆蟲的分解速度和貢獻都高度依賴於氣候並將隨著氣溫上升而增加。高水平的降水會加速溫暖地區的分解，而在低溫地區則會減緩分解。」 由於熱帶森林的木材質量高、分解速度快，枯枝所釋放的碳有93%來自熱帶森林。 這項研究是由慕尼黑工業大學的塞巴斯蒂安·西博爾德博士領導的。他說道：「在全球變化的時代，我們可以看到生物多樣性的一些急劇下降和氣候的變化。這項研究表明，氣候變化和昆蟲的消失都有可能改變木材的分解，從而改變全球范圍內的碳和營養循環。」 據悉，這項研究已發表在《自然》上。 來源：cnBeta

由於源於化石燃料的全球碳排放不斷增加我們不斷增長的氣候變化問題，能源公司已將他們的重點轉向可再生能源來產生燃料。其中一家公司是來自瑞士的Synhelion。該公司利用太陽熱量的能量，將收集的二氧化碳轉化為合成燃料，從而提供一個綠色和可持續的解決方案。 Synhelion使用一個充滿定日鏡的陣列場地來反射太陽能的輻射。然後，輻射被集中在太陽能接收器中，並在大約2732華氏度下變成清潔的熱量，接下來，產生的熱量在熱化學反應器中被轉化為二氧化碳和水的混合物。最終產品，即合成氣，然後通過氣體轉化為液體的技術過程被轉化為汽油、柴油或航空燃料。使之可持續發展的是，該公司的熱能儲存（TES）在每個過程後保存了多餘的熱量，這使其運行保持全天候。 那麼太陽能接收器是如何工作的呢？該公司說，該技術的靈感來自大自然。為了達到超高的溫度，太陽能接收器模仿地球的溫室氣體效應。該室充滿了溫室氣體，通常是水蒸氣或水和二氧化碳的混合物。用定日鏡收集的太陽輻射進入室內後，室內的黑色表面吸收熱量，熱化，並重新輻射。然後，溫室氣體吸收熱輻射，充當傳熱流體（HTF），以後可以變成任何類型的液體燃料。而且液體燃料易於運輸，這使得它們與固體燃料相比成本低廉。當沒有太陽時，HTF以相反的方向流經TES，以恢復之前儲存的熱能。儲存的熱HTF驅動反應器中的熱化學過程，使操作保持正常。 "該公司表示，通過這項技術，它可以以更便宜的價格提供燃料，與化石燃料相比，碳足跡降低50%至100%，"報告補充說。"除了Synhelion的動機與《巴黎協定》的二氧化碳減排目標相一致外，它還得到了希望在2030年前減少排放--並最終實現淨零排放--的大型企業的支持。" 來源：cnBeta

據媒體報導，微生物燃料電池是一種頗具前景的發電新技術，但到目前為止，研究人員被它們的低效率所困擾。現在，加州大學洛杉磯分校的研究人員已經找到了從它們身上獲取更多能量的方法，即通過給細菌「餵食」銀來使它們更具導電性。 一些細菌通過其正常的新陳代謝過程產生電子，微生物燃料電池利用這一點來產生電力。在電極上的薄膜中培養它們，給它們餵食有機物，然後，研究人員就能獲得一個在幫助清理廢水的同時發電的設備。至少，這就是它在理想世界中的工作方式，但實際上很少有電子能夠以足夠快的速度逃離細菌膜並進入電極以提供足夠的電流和功率。。 因此，在新研究中，加州大學洛杉磯分校的團隊尋找到了提高發電量的方法。研究人員從名為Shewanella oneidensis的細菌開始，這是一種有前景的燃料電池微生物，在低氧環境中茁壯成長。事實證明，它的效率受到細菌膜的限制，電子很難通過它「逃逸」。 因此研究人員通過在細菌內部植入傳輸線來解決這個問題。研究小組在由氧化石墨烯製成的電極上培育出Shewanella oneidensis細菌，該電極中嵌入了銀離子。細菌將這些離子還原成納米顆粒，納入其細胞內，這有助於更多電子逃到其膜外。 該研究的通訊作者段向峰說：「將銀納米粒子加入細菌中，就像為電子創造了一條專用快車道，這使我們能夠提取更多的電子，而且速度更快。」 研究小組說，經過改進後，細菌現在將其產生的81%的電子送入電極。這產生了每平方厘米0.66毫瓦的功率，研究人員稱這是微生物燃料電池的最高功率密度，差距相當大。這一突破可能有助於使微生物燃料電池在現實世界中更加實用。 該研究發表在《科學》雜誌上。 來源：cnBeta

中佛羅里達大學（UCF）的研究人員首次設計出一種納米級材料，可以有效地從海水中獲取氧氣和清潔能源燃料--氫氣。這種材料提供了工業規模電解所需的高性能和穩定性，可以從海水中生產一種清潔能源燃料。 從海洋中提取的氫氣燃料可以成為化石燃料的豐富和可持續的替代品，但是這種潛在的動力源一直受到技術挑戰的限制，包括如何實際地採集它。 本月在《先進材料》雜誌上發表的一項研究解釋了UCF團隊開發的用於催化反應的穩定且持久的納米級材料。 UCF納米科學技術中心的副教授和研究報告的共同作者楊陽說：「這一發展將為從海水中有效生產清潔氫燃料打開一扇新的窗口。」 據美國能源部稱，氫氣是一種可再生能源，如果更便宜和更容易生產，可以在應對氣候變化方面發揮重要作用。楊陽說，氫氣可以轉化為電力，用於燃料電池技術，產生水作為產品，並形成一個整體的可持續能源循環。 它是如何工作的 研究人員開發了一種薄膜材料，其表面的納米結構由添加了或"摻雜"鐵和磷的硒化鎳構成。這種組合提供了工業規模電解所需的高性能和穩定性，但由於系統記憶體在威脅效率的競爭性反應等問題而一直難以實現。 楊陽說，這種新材料以一種低成本和高性能的方式平衡了競爭性反應。利用他們的設計，研究人員實現了高效率和超過200小時的長期穩定性。 楊陽表示：「雙摻雜薄膜實現的海水電解性能遠遠超過了最近報導的最先進的電解催化劑的性能，並滿足了工業中實際應用所需的苛刻要求。」 研究人員稱，該團隊將努力繼續提高他們所開發的材料的電效率。他們還在尋找機會和資金，以加速和幫助這項工作的商業化。 來源：cnBeta

來自海洋的氫氣燃料可以成為化石燃料的一種豐富和可持續的替代物，但是這種潛在的動力源一直受到技術挑戰的限制，包括如何實際收獲它。中佛羅里達大學的研究人員首次設計了一種納米級材料，可以有效地將海水分裂成氧氣和清潔能源燃料--氫氣。 將水分裂成氫氣和氧氣的過程被稱為電解，直到現在有效地完成這一過程一直是一個挑戰。 研究人員開發了一種穩定和持久的納米級材料來催化電解反應，如圖所示 本月在《先進材料》雜誌上解釋了UCF團隊開發的用於催化反應的穩定且持久的納米級材料。這一發展將為從海水中有效地生產清潔的氫燃料打開一個新的窗口。氫氣是一種可再生能源，如果更便宜和更容易生產，可以在應對氣候變化方面發揮重要作用。 氫氣可以轉化為電力，用於燃料電池技術，產生水作為產品，並形成一個整體的可持續能源循環。研究人員開發了一種薄膜材料，其表面的納米結構由添加了或"摻入"鐵和磷的硒化鎳製成。這種組合提供了工業規模電解所需的高性能和穩定性，但由於系統記憶體在威脅效率的競爭性反應等問題而一直難以實現。 Yang是加州大學舊金山分校納米科學技術中心的副教授 這種新材料以一種低成本和高性能的方式平衡了競爭性反應。利用他們的設計，研究人員實現了高效率和超過200小時的長期穩定性。雙摻雜薄膜實現的海水電解性能遠遠超過了最近報導的最先進的電解催化劑的性能，並滿足了工業中實際應用所需的苛刻要求。該團隊將努力繼續提高他們所開發的材料的電效率。他們還在尋找機會和資金，以加速和幫助這項工作的商業化。 來源：cnBeta

據媒體報導，汽車和其他行業正在努力提高可充電電池和燃料電池的性能。現在，來自日本的研究人員有了一項發現，它將為未來這一領域的環境穩定性提供新的可能性。在最近發表在《Applied Materials Today》上的一項研究中，來自築波大學的研究人員揭示了紫外線可以在室溫下調節鈣鈦礦晶體中的氧化物離子傳輸並由此引入了一個以前無法進入的研究領域。 電池和燃料電池電解質的性能取決於電解質中電子和離子的運動。調節電解質中氧化物離子的運動可以增強未來電池和燃料電池的功能--如通過提高能量存儲和輸出的效率實現。而利用光來調節離子的運動--這擴展了可能的能量輸入源--迄今為止只在質子等小離子中得到過證實。築波大學的研究人員則正在致力於克服可達到的離子運動的這一限制。 「傳統上，在固態材料中傳輸重原子和離子一直是一個挑戰，」該研究的論文共同資深作者Masaki Hada教授說道，「我們著手設計一種簡單的方式來實現這一目標並將其與可持續能源投入無縫結合。」 為了做到這一點，研究人員專注於鈷雙鈣鈦礦晶體，它類似於燃料電池研究中的常見材料。他們發現，在室溫下使用紫外線照射這一晶體，可以在不破壞晶體的情況下取代氧化物離子，這意味著晶體的功能得以保留。 Hada教授指出：「電子衍射結果、光譜學結果和相應的計算證實了這種解釋。在傳遞能量為每平方厘米2毫焦耳時，約6%的氧化物離子會在幾皮秒內在晶體中發生嚴重混亂，而不會破壞晶體。」 鈷氧鍵通常會極大地限制氧化物的運動，但紫外光誘導的電子轉移可以破壞這些鍵。這有助於氧化物離子的運動以一種方式進入幾個有關存儲光能輸入的狀態。 據了解，這些結果有著不同的應用。更深入地了解如何利用光來操縱跟能量儲存有關的晶體結構以一種不破壞晶體的方式將為商業規模的可再生能源系統帶來新的可能性。 來源：cnBeta

科學家們發現了一種新的化學過程，將一種發出臭味的有毒氣體轉化為清潔燃燒的燃料。最近在美國化學學會期刊《ACS可持續化學工程》上發表的一項研究詳細介紹了這一過程，它將硫化氫（更常見的稱為「下水道氣體」）轉化為氫氣燃料。硫化氫從糞便堆和下水道管道中排放出來，是工業活動的一個關鍵副產品，包括提煉石油和天然氣、生產紙張和采礦。 本研究中詳述的過程使用相對較少的能源和相對便宜的材料--化學品硫化鐵和微量的鉬作為添加劑。除了聞起來像臭雞蛋外，硫化氫還具有很強的毒性，會腐蝕管道並損害遇到它的人的健康。 「硫化氫是工業和環境中最有害的氣體之一，」該研究的共同作者、俄亥俄州立大學化學和生物分子工程系副研究員秦朗說。「而且由於這種氣體是如此有害，一些研究人員希望將硫化氫變成不那麼有害的東西，最好是有價值的東西。」 這項研究是建立在同一研究小組以前的工作基礎上的，該小組使用一種叫做化學循環的工藝，即在高壓反應器中加入金屬氧化物顆粒，在空氣和燃料之間沒有直接接觸的情況下燃燒燃料。該小組首先在煤和頁岩氣上使用化學循環，將化石燃料轉化為電能，而不向大氣中排放二氧化碳。最初的過程使用氧化鐵來分解化石燃料。 研究人員後來將這一概念應用於硫化氫，並發明了SULGEN工藝，將硫化氫轉化為氫氣。研究人員發現，純粹的化學品硫化鐵在工業使用所需的大范圍內表現並不理想。該研究小組一直在努力尋找其他廉價的化學品，以催化更多數量的轉化。這項研究表明，在硫化鐵中引入微量的鉬可能是一個有吸引力的選擇。這種材料相對便宜且容易獲得，使其成為大規模操作的一個有吸引力的選擇。 研究人員說，將這種有毒氣體轉化為氫氣燃料創造了一種替代石油和天然氣的方法，而石油和天然氣是氣候變化的主要促成因素。 該研究的主要作者、俄亥俄州清潔能源研究實驗室的一名研究生Kalyani Jangam說：「現在說我們的研究是否能取代現有的任何氫燃料生產技術還為時過早。但我們正在做的是調整這個分解過程，並從中製造出有價值的產品。」 對於這項最新的研究，研究人員發現，鉬改善了硫化氫的分解，將其分成兩部分--氫燃料和硫磺。這項工作還處於科學進程的早期階段--研究人員表明，該過程在實驗室中是有效的；工業層面的測試即將開始。 秦朗說：「大局是我們想解決有害氣體的問題，我們認為我們的化學循環過程將允許這樣做。而在這里，我們已經找到了一種在實驗室里做到這一點的方法，創造了這種增值的氫氣燃料。」 來源：cnBeta

據媒體報導，一種新方法提高了化學反應的效率，這些反應是許多工業過程的關鍵。使用催化劑加速的電化學反應是製造和使用燃料、化學品和材料的許多過程的核心--包括用化學鍵儲存來自可再生能源的電力，這是運輸燃料去碳化的一項重要能力。現在，麻省理工學院的研究可能為使某些催化劑更加活躍打開了大門，從而提高了此類工藝的效率。 ...

記者從中國科學技術大學獲悉，該校化學與材料科學學院吳長征教授實驗課題組和工程科學學院近代力學系吳恆安教授理論計算課題組合作，合成了超小尺寸的鉑基金屬間化合物電催化劑。 ...

在俄勒岡州立大學的合作夥伴和LanzaTech公司的碳回收專家的幫助下，美國能源部西北太平洋國家實驗室正在擴大將來自可再生或工業廢氣的酒精轉化為噴氣或柴油燃料的專利工藝。兩項關鍵技術為高能效的燃料生產裝置提供支持。 ...

無論是燃料價格上漲還是電網故障，全球能源危機的後果是難以忽視的。對替代燃料來源的需求比以往任何時候都大，但是，盡管太陽能電池板很受歡迎，可絕大多數的太陽能卻沒有得到開發。現在，一個多國研究小組探討了關於共價有機框架（COFs）的現有研究，這是一類新的光吸收化合物，是高效太陽能驅動燃料生產的潛在解決方案。 光催化劑從光中吸收能量以使化學反應發生。最著名的光催化劑也許是葉綠素，植物中的綠色色素，幫助將陽光轉化為碳水化合物。雖然碳水化合物可能會逐漸失寵，但光催化正在獲得比以往更多的關注。在光催化過程中，光線落在光催化劑上，增加了其電子的能量，並使它們打破它們的鍵，在催化劑上自由移動。這些"被激發"的電子然後與化學反應的原料發生反應，產生所需的產品。替代能源研究領域的一個重中之重是利用光催化劑將太陽能轉化為燃料，這一過程被稱為"太陽能-燃料生產"。 科學家們強調了一類新材料將太陽光轉化為燃料的潛力 正如Pardeep Singh博士所解釋的："太陽能已經被成功地用於發電，但我們還不能有效地用它製造液體燃料。這些太陽能燃料，像氫氣一樣，可以成為豐富的可持續、可儲存和可攜帶的能源供應"。 COF的特長在於它們能夠改善催化作用，並在其結構中加入被稱為"官能團"的特殊取代物分子，為繞過現有光催化劑的限制提供了一種方法。這是由於COFs的某些有利特性，如化學穩定性、可控制的孔隙率和強大的電子脫域性，這使它們變得格外穩定。 正如其名稱所示，COFs由有機分子組成，這些分子被粘合在一起，形成一個可以定製的結構，以適應各種應用。此外，強電子脫域意味著，與半導體光催化劑不同，激發的電子只在中途不經意地重新結合，從而產生更多的激發電子用於化學反應。由於這些反應發生在光催化劑的表面，COFs增加的表面積和可修改的孔隙率是一個巨大的優勢。COF-光催化劑在將水轉化為氫氣，以及從二氧化碳生產甲烷方面找到了應用，因此有希望獲得生產燃料和緩解全球變暖的雙重好處。此外，它們甚至可以幫助固氮、生產塑料和儲存氣體。 一種新的COF，共價三嗪框架（CTFs），目前處於制氫研究的最前沿。與石墨光催化劑相比，CTFs的產氫能力是其20-50倍，使其成為未來燃料生產的一個非常有前途的選擇。 然而，我們必須注意到基於COF的光催化劑同樣還處於早期開發階段，仍然不能像基於半導體的同類產品那樣有效地生產燃料。盡管如此，它們出色的性能和結構多樣性使它們成為未來太陽能轉化為燃料研究的有希望的候選者，並成為解決當前能源危機的可行方案。"最基本的問題是探索穩健的COFs衍生的催化劑，以達到預期的應用。可以預計，基於COF的光催化劑將在未來幾年內實現一個新的里程碑，"Pankaj Raizada博士樂觀地總結道。 來源：cnBeta

據媒體報導，來自伊利諾伊大學香檳分校的一組科學家開發了一種利用工程酵母的生物過程，它完全有效地將由醋酸和木糖組成的植物物質轉化為高價值的生物產品。木質纖維素是地球上最豐富的原料，長期以來被視為可再生能源的一種來源。 木質纖維素是植物細胞的結構來源。它主要含有醋酸鹽、糖、葡萄糖和木糖，這些都是在分解過程中釋放出來的。 日前，伊利諾伊大學香檳分校的研究人員在《Nature Communications》上發表的論文中描述了他們的工作。據悉，他們為克服木質纖維素生物燃料商業化的主要障礙之一--醋酸對酵母等發酵微生物的毒性--提供了一種可行的方法。 食品科學和人類營養學教授Jin Yong-Su表示：「這是第一次證明木糖和醋酸在生產生物燃料方面的有效和完全利用的方法。」作為Carl R. Woese基因組生物學研究所的附屬機構，Jin和當時還在讀研究生、論文第一作者Liang Sun共同領導了這項研究。 他們的方法充分利用了柳枝稷細胞壁中的木糖和醋酸鹽並將醋酸鹽從一種不需要的副產物轉化為一種有價值的底物，從而提高了酵母在轉化水解產物中的糖的效率。 「我們發現，我們可以利用這種被認為是有毒的、無用的物質作為木糖的補充碳源，從而能夠經濟地生產精細化學品」，Jin說道。據悉，像三乙酸內酯(TAL)和維生素A都屬於Jin提到的精細化學品，它們來自相同的前體分子--乙醯輔酶A。 目前在威斯康星大學麥迪遜分校做博士後的Sun表示，TAL是一種多功能平台化學品，目前可通過提煉石油獲得被用到生產塑料和食品配料領域。 在早期的工作中，當時在能源生物科學研究所(Energy Biosciences Institute)擔任研究員的合著者Soo Rin Kim設計了一種酵母--釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)以快速有效地消耗木糖。Kim目前在韓國慶北大學擔任教員。 在目前的研究中，他們使用在U. of I. Energy Farm收獲到的柳枝稷來製造半纖維素水解物。研究人員利用工程酵母細胞發酵水楊酸鹽中的葡萄糖、木糖和乙酸酯。 當葡萄糖和醋酸同時提供時，釀酒酵母能迅速將葡萄糖轉化為乙醇並降低了細胞培養物的pH水平。然而，乙酸的消耗被強烈抑制，這導致培養物在低pH條件下對酵母細胞有毒。 當為木糖提供醋酸鹽時，「這兩種碳源形成了協同作用從而促進了兩種化合物的高效代謝，」Sun疏導，「木糖支持細胞生長並為醋酸同化提供足夠的能量。因此，酵母可以非常有效地代謝乙酸作為底物進而產生大量TAL。」 Sun指出，與此同時，培養基的pH值隨著醋酸鹽的代謝而增加，這反過來會促進酵母對木糖的消耗。 此外，他還表示，當他們通過RNA測序分析釀酒酵母的基因表達時，他們發現跟醋酸吸收和代謝有關的關鍵基因被木糖顯著上調。 同時餵食醋酸和木糖的酵母細胞積累了更大的生物量，它們的脂質和麥角甾醇水平分別增加了48%和45%。麥角甾醇是一種真菌激素，在發酵過程的逆境適應中起著重要的作用。 Sun稱，醋酸和木糖的共同利用還增加了酵母的乙醯輔酶A（麥角甾醇和脂類的前體分子）的供應並提供了一個代謝捷徑--將醋酸轉化為乙醯輔酶A並使TAL的生產更近一步。 「通過共同利用木糖和醋酸鹽作為碳源，我們能夠顯著提高TAL的產量--比之前報導的使用工程釀酒酵母的產量高出14倍。我們在維生素A的生產中也採用了這種策略，其證明了它有可能過度生產其他從乙醯輔酶A中提取的高價值生物產品如類固醇和類黃酮，」Sun說道。 此外，Jin和Sun還指出，由於這個過程完全利用了木質纖維素生物質中的碳源，所以它可以無縫地集成到纖維素生物煉制中。 「這關繫到我們社會的可持續發展。我們需要充分利用這些未開發的資源來建設一個可持續的未來。我們希望在50年或100年後，我們將主要依靠這些可再生的、豐富的原料來生產我們日常生活所需的能源和材料。這是我們的目標。但就目前而言，我們只是在做一些小事情以確保這一點能夠慢慢地發生，」Sun說道。 來源：cnBeta

8月12日消息，據媒體報導，將太空人送上月球並非易事，需要大量的火箭燃料支持。近半個世紀前，將美國宇航局(NASA)阿波羅飛船送上月球的Saturn V火箭在燃料箱加滿的情況下重達650萬磅（約合2948噸），每秒需要消耗20噸火箭燃料。幾十年後的今天，SpaceX執行長埃隆·馬斯克(Elon Musk)正試圖利用星際飛船實現類似的偉大目標。這次，需要在軌道中大量加油才能到達目的地。 不久前，SpaceX的競爭對手藍色起源抱怨說，SpaceX可能需要多達16次發射才能讓一艘星際飛船加滿足夠燃料前往月球。 但馬斯克在周三的推文中駁斥稱：「16次飛行絕不可能。星際飛船進入軌道的有效載荷是150噸，所以最多隻需要發射八次就可以裝滿星際飛船1200噸的燃料箱。同時，沒有襟翼和隔熱罩，星際飛船要輕得多。登月腿不會增加太多重量，畢竟月球上的重力僅是地球的1/6。為此可能只需要加滿半個燃料箱，這只需要四次發射即可。」 馬斯克補充說，即使需要發射和對接16次，也不會有任何問題。他在推文中補充道：「SpaceX在2021年上半年進行了16次以上的軌道飛行，並與空間站對接了20多次，即使這比與我們自己的飛船對接困難得多。」 盡管如此，發射星際飛船及其巨大超重型火箭助推器比SpaceX主力獵鷹9號火箭要難得多，甚至比強大得多的獵鷹重型火箭也要難得多。這提出了另一個關鍵問題：馬斯克是否暗示太空人必須在軌道上等待半年才能登上前往月球的飛船。 其中涉及的復雜性令人震驚。首先，獵鷹9號助推器只安裝了9個梅林發動機，而超重型火箭助推器將使用29個更大的猛禽發動機。到目前為止，SpaceX還沒有完成星際飛船的首次軌道測試發射。 但這樣的發射可能不會太遙遠。SpaceX最近首次在超重型火箭助推器上集成了星際飛船原型，以准備進行首次軌道飛行。如果一切順利，星際飛船將在夏季結束前進入軌道。只有到那時，SpaceX才能解決登月之旅的下一個障礙：在太空中加油，這涉及兩艘星際飛船對接。（小小） 來源：cnBeta

來自美國勞倫斯伯克利國家實驗室（Berkeley Lab）的研究人員利用計算模型和基於CRISPR的基因編輯，在修改微生物以高效生產一種感興趣的化合物方面取得了前所未有的成功。他們的方法可以大大加快新的生物製造工藝的研究和開發階段，並使尖端的生物基產品，如可持續燃料和塑料替代品更快地擺上貨架。 該過程使用計算機算法--基於真實世界的實驗數據--來確定"宿主"微生物中的哪些基因可以被關閉，以重新引導生物體的能量來生產大量的目標化合物，而不是其正常的代謝產物。 目前，這一領域的許多科學家仍然依靠臨時性的、試錯性的實驗來確定哪些基因的修改會帶來改進。此外，大多數用於生產非本地化合物的生物製造過程的微生物--意味著製造這種化合物的基因已經被插入到宿主的基因組中--只能在微生物達到一定的生長階段後產生大量的目標化合物，導致在孵化微生物時浪費能源的緩慢過程。 該團隊的簡化代謝重塑過程被稱為「產品/基質配對」，它使微生物的整個代謝在任何時候都與製造該化合物相關。 為了測試「產品/基質配對」，該團隊用一種有前景的新興宿主--一種叫做Pseudomonas putida的土壤微生物--進行了實驗，這種微生物被設計為攜帶製造indigoidine的基因，一種藍色的色素。科學家們評估了63種潛在的重新布線策略，並使用一種工作流程，系統地評估了理想宿主特徵的可能結果，確定其中只有一種是實驗上現實的。然後，他們按照計算預測的指導，進行了CRISPR干擾，以阻斷14個基因的表達。 "我們很興奮地看到，在我們同時針對如此多的基因之後，我們的菌株產生了極高的indigoidine產量，"共同牽頭人Deepanwita Banerjee說，他是由伯克利實驗室管理的聯合生物能源研究所（JBEI）的博士後研究員。"目前代謝重構的標準是一次費力地針對一個基因，而不是一次針對許多基因，"她說，並指出在這篇論文之前，在代謝工程方面只有一項研究，其中作者針對六個基因進行敲除。「我們通過使用強大的基於CRISPRi的方法，大幅提高了同時修飾的上限。」Banerjee說：「這現在打開了考慮計算優化方法的領域，即使它們需要大量的基因修改，因為它們可以真正導致變革性的產出。」 共同主要作者、JBEI研究科學家Thomas Eng補充說：「通過產品/基質配對，我們相信我們可以用我們合理設計的工藝大大減少開發商業規模生物製造工藝的時間。想想在開發青蒿素（一種抗瘧藥）或1-3,丁二醇（一種用於製造塑料的化學品）方面所花費的大量研究年限和人員時間是令人生畏的--從實驗室筆記本到試驗工廠大約需要5到10年。」他說：「大幅減少研發時間尺度是我們需要的，以使未來的生物經濟成為現實。」 伯克利實驗室正在研究的目標化合物的例子包括異戊烯醇，一種有前景的生物燃料；阻燃材料的成分；以及工業中使用的石油衍生的啟動分子的替代品，如尼龍前體。許多其他小組利用生物製造技術來生產先進的藥物。 首席研究員Aindrila Mukhopadhyay解釋說，該團隊的成功來自於其多學科的方法。Mukhopadhyay說：「這項工作不僅需要嚴格的計算建模和最先進的遺傳學，我們還依靠我們在先進生物燃料和生物產品工藝開發部（ABPDU）的合作者來證明我們的工藝可以在更高的生產規模下保持其理想的特性，」她是生物燃料和生物產品部門的副總裁和JBEI的主機工程組的主任。「我們還與能源部（DOE）聯合基因組研究所合作，對我們的菌株進行了定性。毫不奇怪，我們預計未來會有許多這樣的合作，以研究我們獲得的改進的經濟價值，並深入研究這種急劇的代謝重構的特徵。」 來源：cnBeta

對清潔能源的需求從未如此之高，造成了一場開發新技術以替代化石燃料的全球競賽。這些綠色能源技術中最誘人的是燃料電池。它們使用氫氣作為燃料，清潔地生產電力，可以為從長途卡車到主要工業流程的一切提供動力。然而，燃料電池被核心化學反應中過程中的遲緩所阻礙，限制了效率。 來自德克薩斯大學奧斯汀分校的研究人員發現了新的動力學原理，可以利用鐵基單原子催化劑為這一反應加速。 研究人員開發了一種新的方法來改善燃料電池中化學反應的氧還原部分，在該反應中，氧分子反應後產生水。他們通過一種 "水凝膠錨定策略"做到了這一點，該策略創造了由水凝膠聚合物固定的密集的鐵原子組。找到正確的公式來間隔這些原子，就能產生相互作用，使它們蛻變為氧還原過程的催化劑。 弄清楚這些鐵原子的密度和位置動態，可以在這個反應中釋放出以前從未實現的效率水平，研究人員在最近發表於《自然-催化》的一篇新論文中展示了這些發現。 還原反應可能是大規模部署燃料電池的最大障礙，燃料電池的前景在於，它們的潛在應用幾乎是無限的，例如可以使用廣泛的燃料和原料，為大到公用發電站、小到筆記本電腦的系統提供動力。 全球的學術研究人員正在努力提高燃料電池的能力。這包括UT Austin的其他工程師，他們正在採取各種方法來解決燃料電池發展中的關鍵問題。 科克雷爾學院沃克機械工程系的材料科學副教授Yu Guihua說："用清潔和可再生能源取代化石燃料，以解決困擾我們社會的主要問題，如氣候變化和大氣污染，是最重要的。燃料電池一直被認為是一種將化學能轉化為電能的高效和可持續的技術；然而，它們受到陰極氧還原反應遲緩的動力學的限制。我們發現，催化劑原子之間的距離是下一代燃料電池效率最大化的最重要因素"。這些發現可以應用於包括電催化反應的任何場景，這包括其他類型的可再生燃料，以及無處不在的化學產品，如酒精、含氧化合物、合成氣和烯烴。 來源：cnBeta

據媒體報導，一種叫做菥蓂的普通雜草，通常被稱為「臭草」，可能是一種對環境要求較低的環保噴氣燃料的解決方案。根據俄亥俄州立大學的一項新研究，菥蓂是一種低需求的作物，與其他生物燃料作物相比，需要更少的殺蟲劑和肥料。 菥蓂草，又名「臭草」，是一種屬於十字花科的有害植物；它可以通過長長的莖和小小的白花來識別，還有令人不快的氣味，這為該植物贏得了最受歡迎的綽號。在炎熱的夏季，這種野草經常在各個地方冒出來。 根據新研究，當涉及到與替代品相比更加環保的生物燃料時，這種雜草可能是一種有用的作物。「臭草」不需要相同程度的土壤耕作，對農民的要求較低，對環境的壓力也較小。該評估涉及研究種植、運輸和將「臭草」轉化為噴氣燃料的影響。 當涉及到一種作物作為噴氣燃料的綠色來源的潛力時，還有其他事情需要考慮，包括燃燒副產品的影響，種植植物所需的水，以及將植物變成不同類型的能源所使用的能量。計算機模型被用來計算這種負擔。 與向日葵和油菜籽相比，該研究發現，菥蓂需要大約一半的能量來生產，使其與另一種叫做薺菜的替代品處於同一范圍。「臭草」的一大吸引力是它可以在玉米和大豆等其他主要作物的生長季節之間種植，使農民能夠更多地利用他們的土地。 該研究的高級作者Ajay Shah解釋說： 減少航空旅行的溫室氣體排放將意味著不僅僅是增量變化，而是從根本上改變我們一直以來生產燃料的方式以及燃料的來源。而我們發現，菥蓂可能是一種非常好的替代燃料，特別是當你考慮到生產它的環境成本時。 來源：cnBeta

歐空局在其未來發射器准備計劃中取得了突破性進展，他們發現碳纖維增強塑料罐對火箭而言是可行的。這項新工作建立在早期研究的基礎上，並展示了一種由獨特的碳纖維增強塑料（CFRP）製成的小規模燃料罐的新設計。這種材料在使用液態氫時是防漏的，並且在不使用金屬襯墊的情況下也能與液氧直接接觸。 項目研究人員指出，完全由CFRP製成的燃料罐比金屬材質的要輕得多，而且建造起來更快、更便宜。通常儲存液氧和液氫等低溫推進劑需要具有金屬襯里的罐子，以使其在有或沒有復合材料外包層的情況下都能防漏。 之所以需要金屬襯里，是因為推進劑被冷卻到零下253攝氏度。燃料儲存罐是推進系統的關鍵元素，該研究提供了證明，用CFRP製成的高性能壓力罐可以承受低溫壓力。研究人員認為，未來使用CFRP高性能壓力罐將使火箭的發射更加安全，同時提供比金屬壓力罐低得多的質量。 使用重量較低的部件建造火箭，使火箭能夠產生相同的推力，意味著更高的運載有效載荷能力。研究人員說，他們發現了一種非常特殊的碳復合材料和加工方法，使他們能夠考慮新的架構和功能組合，以創建使用金屬不可能實現的火箭上面級。 構建防漏的CFRP箱體需要復雜的黑色碳纖維和特殊樹脂的編織。該材料在一些單獨的測試中抵禦了極低的低溫、壓力循環和反應性物質。不久後研究人員將進行更多的集成熱保護的測試，測試的數據將用於開發一個全尺寸的演示器。 來源：cnBeta

據媒體報導，一種新的可穿戴設備將手指的觸摸變成了小型電子產品和傳感器的動力源。加州大學聖迭戈分校的工程師們開發了一種薄而靈活的條狀物，可以戴在指尖上，當一個人的手指出汗或按壓它時，就會產生少量的電力。 這種以汗水為燃料的裝置的特別之處在於，它甚至在佩戴者睡著或坐著不動時也能發電。這對可穿戴設備領域來說可能是個大問題，因為研究人員現在已經找到了如何利用從人類汗水中提取的能量，即使一個人不在移動。 研究共同第一作者、加州大學聖迭戈分校雅各布斯工程學院的納米工程博士生Lu Yin說，這種類型的設備是同類產品中的第一個。「與其他以汗水為動力的可穿戴設備不同，這個設備不需要運動，不需要佩戴者的物理輸入，就能發揮作用。這項工作是朝著使可穿戴設備對普通人來說更實用、更方便和更容易獲得的方向邁出的一步。」 7月13日發表在《焦耳》雜誌上的一篇論文中描述了這種新的可穿戴式能量收集器。 該設備還能從手指的輕按中產生額外的能量--因此諸如打字、發簡訊、彈鋼琴或敲擊摩爾斯密碼等活動也能成為能量來源。 加州大學聖迭戈分校雅各布斯工程學院的納米工程教授、該研究的資深作者Joseph Wang說：「我們設想這可以用於任何涉及觸摸的日常活動，即一個人在工作時、在家里、在看電視或吃飯時通常會做的事情。目標是這種可穿戴設備將自然地為你工作，你甚至不需要考慮它。」 該設備的大部分能量來自指尖產生的汗水，指尖是24小時的汗水「工廠」。一個鮮為人知的事實是，指尖是身體上最容易出汗的地方之一；每個指尖都有一千多個汗腺，可以產生比身體上大多數其他區域多100到1000倍的汗液。 「我們感覺身體其他部位出汗較多的原因是這些地方通風不好，」研究人員說。「相比之下，指尖總是暴露在空氣中，因此汗水在流出時就會蒸發。因此，我們不是讓它蒸發，而是用我們的設備來收集這些汗水，它可以產生大量的能量。」 但不是任何以汗水為燃料的設備都能在指尖上工作。Yin解釋說，從這麼小的地方收集汗液並使其發揮作用需要一些創新的材料工程。研究人員必須將設備的不同部分打造得具有超強的吸收能力，並能有效地將人類汗液中的化學物質轉化為電能。 Yin與加州大學聖地亞哥分校納米工程專業的博士生Jong-Min Moon和Juliane Sempionatto共同完成了這個項目，他們是該研究的其他第一作者，是Joseph領導的團隊的一部分，Joseph也是加州大學聖地亞哥分校可佩戴傳感器中心的主任。Joseph和他的團隊8年前開創了以汗水為燃料的可穿戴設備。從那時起，他們一直在該技術的基礎上創造新的和更好的方法，利用可持續的資源為可穿戴設備供電，例如穿戴者本身和他們周圍的環境。 這項最新的能量收集技術特別獨特，因為它可以隨時隨地作為電源。它沒有像太陽能電池那樣的局限性，太陽能電池只在陽光下工作，而熱電發電機只在設備和周圍環境有較大溫差時工作。 它是如何工作的 該設備是一個薄而靈活的條狀物，可以像創可貼一樣纏繞在指尖上。由碳泡沫電極組成的襯墊吸收汗水並將其轉化為電能。電極上裝有酶，可以觸發乳酸和汗液中的氧分子之間的化學反應以產生電能。電極下面是一個由所謂壓電材料製成的晶片，在按下時產生額外的電能。 當佩戴者出汗或按壓帶子時，電能被儲存在一個小型電容器中，並在需要時被釋放到其他設備上。 研究人員讓一名受試者在做久坐活動時將該設備戴在一個指尖上。從10個小時的睡眠中，該設備收集了近400毫焦耳的能量--這足以為一隻電子腕錶提供24小時的能量。從一小時的隨意打字和點擊滑鼠中，該設備收集了近30毫焦耳。而這僅僅是來自一個指尖。研究人員說，把設備綁在其餘的指尖上會產生10倍的能量。 「通過利用指尖上的汗水--無論你在哪里，無論你在做什麼，汗水都會自然流出--這項技術在用戶不費吹灰之力的情況下提供了能量的淨收益。這就是我們所說的最大能源投資回報，」Joseph說。 「將其與一個在你運動時收集能量的設備相比較，」研究人員解釋說。「當你在跑步時，你投入了數百焦耳的能量，但設備卻產生了毫焦耳的能量。在這種情況下，你的能源投資回報率非常低。但有了這個設備，你的回報就非常高。當你在睡覺時，你沒有投入任何工作。即使是用手指按一下，你也只投資了大約半毫焦耳。」 在其他實驗中，研究人員將他們的能量收集器連接到一個電子系統，該系統由一個連接到小型低功耗顯示器的化學傳感器組成，該顯示器顯示傳感器數據的數字讀數。每隔10秒按壓能量收集器10次，或者只是把它戴在指尖上兩分鍾，就足以為傳感器和顯示器供電。在一個實驗中，研究人員將他們的設備與他們在實驗室開發的維生素C傳感器連接起來。他們讓受試者服用維生素C藥片，然後用手指供電的系統來讀取他們的維生素C水平。在另一個實驗中，研究人員表明，他們的系統也可以與實驗室建立的鈉傳感器一起使用，以讀取鹽水溶液的鈉離子水平。 "我們的目標是使這個裝置成為一個實用的裝置，"研究人員說。"我們想表明，這不僅僅是另一個可以產生少量能量的很酷的東西，然後就這樣了--我們實際上可以用這些能量來為有用的電子產品供電，如傳感器和顯示器。" 為此，該團隊正在對該設備進行進一步的改進，使其更加高效和耐用。未來的研究將包括將其與其他類型的能量收集器相結合，以創造新一代的自供電可穿戴系統。 來源：cnBeta

一種已經存在了很長時間的替代生物燃料是乙醇。它通常由玉米製成，在全美各地的大多數加油站被混入汽油。使用乙醇製造燃料的問題是，玉米是一種食物。麻省理工學院的研究人員現在發現了一種利用非食品原料提高乙醇等生物燃料產量的方法。 像秸稈和木本植物這樣的原料很難用於生物燃料生產，因為它們必須首先被分解成可發酵的糖類。這一過程會產生許多對酵母有毒害作用的副產品，而酵母是最常用於生產生物燃料的微生物，這會降低轉化性能。麻省理工學院的團隊開發了一種規避這種毒性的方法，使得使用更豐富的替代資源來生產生物燃料是可行的。 研究人員還能夠表明，這種耐受性可以被改造成用於製造其他化學品的酵母菌株。這為使用 "纖維素"木質植物材料作為生產生物柴油或生物塑料的來源打開了大門。在美國種植的所有玉米中約有40%用於生產乙醇，但玉米是一種主要的糧食作物，種植玉米也需要大量的水和化肥來生產。由於這一事實，被稱為纖維素生物質的植物材料被看作是無數燃料和化學品的一個有吸引力和無競爭性的來源。這種類型的生物質包括許多類型的秸稈，以及玉米植物通常未被使用的部分。研究人員說，這可能相當於每年超過100萬噸的材料，足以替代30%到50%的運輸用石油。 為了克服被稱為醛的化合物的產生，這種化合物具有很強的反應性並會殺死酵母細胞，麻省理工學院在以前開發的一項技術的基礎上，提高了酵母細胞對一系列酒精的耐受性，這些酒精通常對酵母有劇烈的毒性。研究人員設計了酵母，將纖維素副產品醛類轉化為酒精，這使他們能夠利用之前開發的酒精耐受性策略。當研究小組明確了這種高轉換性能的酶，並在反應器中加入了加強膜的添加劑，該菌株的纖維素乙醇生產水平增加了兩倍多，與傳統的玉米乙醇相匹配。 來源：cnBeta

據媒體報導，在一篇新論文中，研究人員提出了一種方法，以更有效地從草本植物材料（如玉米秸稈和一些草）生產生物燃料。這個新系統通過幫助酵母在工業毒素中存活，簡化了將植物糖分發酵成燃料的過程。 美國種植的玉米比任何其他作物都多，但只利用植物的一小部分來生產食物和燃料；一旦人們收獲了玉米粒，就會留下不可食用的葉子、莖稈。如果這種被稱為玉米秸稈的植物物質能夠有效地發酵成乙醇，那麼秸稈就可以成為一種大規模的可再生燃料來源。 懷特海研究所成員、麻省理工學院（MIT）生物學教授Gerald Fink說：「秸稈的產量巨大，與石油的規模相當。但要廉價地使用它們來製造生物燃料和其他重要的化學品，存在著巨大的技術挑戰。」因此，年復一年，大部分的玉米秸稈被留在田里腐爛。 現在，Fink和麻省理工學院化學工程教授Gregory Stephanopolous在麻省理工學院博士後研究員 Felix Lam的領導下進行的一項新研究提供了一種更有效地利用這種未充分利用的燃料來源的方法。通過改變普通酵母模型--麵包酵母Saccharomyces cerevisiae--周圍的生長介質條件，並添加一種毒素破壞酶的基因，他們能夠使用酵母從木質玉米材料中製造乙醇和塑料，其效率與典型的乙醇來源接近。 多年來，生物燃料行業一直依靠酵母等微生物將玉米粒中的糖類葡萄糖、果糖和蔗糖轉化為乙醇，然後與傳統汽油混合，為我們的汽車提供燃料。 玉米秸稈和其他類似材料也充滿了糖分，其形式是一種叫做纖維素的分子。雖然這些糖也可以轉化為生物燃料，但由於植物緊緊抓住它們，將纖維素分子以鏈的形式捆綁在一起，並將它們包裹在稱為木質素的纖維分子中，所以更加困難。打破這些堅硬的外殼，分解糖鏈，會產生一種化學混合物，對傳統的發酵微生物來說是一種挑戰。 為了幫助生物體的發展，乙醇生產廠的工人用酸性溶液對高纖維素材料進行預處理，以分解這些復雜的分子，使酵母能夠進行發酵。然而，這種處理方法的一個副作用是產生了一種叫做醛的分子，這種分子對酵母是有毒的。研究人員過去曾探索過不同的方法來減少醛類的毒性，但考慮到整個過程需要接近於零的成本，解決方案是有限的。Lam說：「這是為了製造乙醇，這實際上是我們燃燒的東西。它必須是非常便宜的。」 面對這一經濟和科學問題，工業界已經削減了從富含纖維素的材料中製造乙醇的工作。麻省理工學院教授Gregory Stephanopoulos說：「這些毒素是以低成本生產生物燃料的最大限制之一。」 為了解決毒素問題，研究人員決定把重點放在加入酸以分解堅硬分子時產生的醛類上。「我們不知道醛類攻擊微生物的確切機制，所以接下來的問題是，如果我們並不真正知道它攻擊的是什麼，我們如何解決這個問題？」Lam說。「所以我們決定用化學方法將這些醛類轉化為酒精形式。」 該團隊開始尋找專門將醛類轉化為醇類的基因，並找到了一個名為GRE2的基因。他們對該基因進行了優化，通過一個稱為定向進化的過程使其更加有效，然後將其引入通常用於乙醇發酵的酵母，即釀酒酵母。當帶有進化的GRE2基因的酵母細胞遇到醛類物質時，它們能夠通過粘附額外的氫原子將其轉化為酒精。 由此產生的高水平的乙醇和其他由纖維素產生的酒精在過去可能會構成一個問題，但在這一點上，Lam過去的研究開始發揮作用。在Lam、Stephanopoulos和Fink 2015年的一篇論文中，研究人員開發了一個系統，使酵母對各種酒精的耐受性更強，以便用更少的酵母生產更多的燃料。該系統涉及測量和調整酵母生長介質中的pH值和鉀的水平，這將化學地穩定細胞膜。 通過將這種方法與他們新改良的酵母結合起來，「我們基本上將醛問題引向了酒精問題，我們以前也曾研究過這個問題，」Lam說。「我們改變並解毒了醛類，使其成為我們知道如何處理的形式。」 當他們測試該系統時，研究人員能夠有效地從玉米秸稈、雜草和其他類型的植物物質中製造乙醇甚至塑料前體。"Fink說：「我們能夠用我們的系統生產出每單位材料的高量乙醇。這表明，對於從富含纖維素的植物材料中製造燃料時出現的化學和經濟問題，這有很大的潛力，可以成為一個具有成本效益的解決方案。」 擴大規模 當涉及到在全美范圍內實施替代燃料時，替代燃料來源往往面臨挑戰；例如，電動汽車需要一個全國性的充電基礎設施，以便成為燃氣汽車的一個可行的替代品。 研究人員的新系統的一個基本特徵是，基礎設施已經到位；乙醇和其他液體生物燃料與現有的汽油車兼容，因此幾乎不需要改變汽車車隊或消費者的加油習慣。他說：「現在（美國）每年生產約150億加侖的乙醇，所以它是大規模的。這意味著有數十億美元的資金和價值數十年的基礎設施。如果你能插入這些基礎設施，你就能更快地進入市場。」 玉米秸稈只是高纖維素材料的眾多來源之一。其他植物，如小麥秸稈和水曲柳可以極其便宜地種植。「現在這個國家的纖維素的主要來源是玉米秸稈，」Lam說。「但是如果對纖維素有需求，因為你現在可以以可持續的方式製造所有這些基於石油的化學品，那麼希望農民會開始種植水曲柳，以及所有這些超級密集的秸稈。」 在未來，研究人員希望調查用這些抗毒素基因改造酵母的潛力，以創造多樣化的生物燃料類型，如可用於典型燃料燃燒發動機的柴油。Lam說：「如果我們能夠將這一系統用於其他燃料類型，我認為這將在解決諸如船舶和重型機械等部門的問題上發揮巨大作用，這些部門由於沒有其他電動或非排放的解決方案而繼續造成污染。」 來源：cnBeta

《戴森球計劃》中處理廢料也是一件非常重要的事情，那麼我們如何讓我們的火電站可以同時穩定燃燒兩種燃料呢？現在為大家帶來「海閣飄香」的《戴森球計劃》同時穩定燃燒兩種燃料混線火電站結構分享，希望對大家有所幫助。 構造圖 建造 結構很簡單，我以其中一條產線為例講解它的原理。它是一個火電集群，外麵包裹一個混線環，環上最多可以送兩種不同的燃料，我這條線燒的是氫和可燃冰，火電站之間通過爪子建立兩條通道，分別是從左到右的氫通道，和從右往左的可燃冰通道，只有通道入口的爪子設置了過濾器，中間的爪子都不需要設置過濾器，送料是通過轉彎讓直行的原理送料。 特性 經過一段時間的運行，我發現這個結構有一些很有趣的特點： 1.相當穩定。普通的火電集群在更換燃料的時候，會出現大面積的停電，導致電力系統出現波谷，燃料減產然後全面崩潰，這個結構在更換燃料的時候幾乎是無縫的，最多可能只有兩三台停工，幾秒就會恢復。 2.它對投入的燃料比例完全不挑。不需要考慮兩種投入燃料的比例，它是有什麼燒什麼，燃料多的會優先消耗掉，少的會慢慢變多，然後又被優先消耗掉，一排5個火電站燒的燃料可以完全不一樣，比例也是隨著你投入的燃料比不停變化的。 3.相當於兩條燃料產線共享了火電站，鋪設簡單一點。 應用 目前，我把它用在兩種產線上。 1.同時產生兩種廢料的產線。最典型的就是煉化-裂解產線，如果我們只需要其中一種原材料，就需要把另外兩種及時燒掉，才不會堵塞產線，這個結構可以一次性處理兩種物料，完全不需要考慮兩種物料的比例。 2.主次結構的燃料產線。比如圖中是石墨烯產線，氫是沒有用的，我用它來發電供石墨烯產線使用（完全自給式產線），在產生氫的時候優先消耗氫，如果沒有氫的時候就燒可燃冰，供電還要保持不斷。看圖可以看到，我的石墨烯已經滿了（面水黨福音），氫被完全消耗掉，可燃冰替代氫作為主要燃料，仍然在維持供電，石墨烯開始消耗了，新產出的氫又會被優先消耗掉，完成自循環。 來源：遊民星空

近日，南太平洋的一些國家上空中突然出現了一個發光螺旋體，引發當地網友熱議。據媒體報導，當地時間18日，新喀里多尼亞和萬那杜的上空中出現了神奇一幕，一個發光螺旋體在空中盤旋。不少網友將這一幕分享到社交媒體，引發當地熱議。 從畫面中可以看出，這一發光的螺旋體不斷在空中旋轉，並且持續變大，隨後消失在夜空中。不少網友紛紛猜測這一神秘的發光體到底是什麼。 對此，美國天文學家表示，這應該是火箭發射的燃料產生的，考慮到事件發生的時間，當天唯一一次太空發射正是來自中國，是中國長征二號丙運載火箭釋放的燃料。 據了解，6月18日14時30分，在西昌衛星發射中心，長征二號丙運載火箭成功實施一箭四星，將遙感三十號09組衛星送入預定軌道，發射任務取得圓滿成功。 此次任務還搭載發射了天啟星座14星，一顆微納衛星，裝載數據採集載荷，作為地面網絡的補充，可實現地面網絡覆蓋盲區的數據採集。 長征二號丙運載火箭是一型常規液體運載火箭，3.35米芯級，總長約43米，起飛質量約242噸，起飛推力約300噸，500公里太陽同步軌道的最大運載能力為2噸。 來源：cnBeta

我們都曾仰望天空，看到商業飛機從頭頂飛過，在天空中留下像雲一樣的東西，這種現象被稱為飛機雲。NASA與DLA ATRA飛機合作發表了一項新的研究，調查替代燃料。燃燒更清潔的噴氣機燃料由穩定的資源製成，根據研究，在巡航高度上產生的冰晶飛機雲減少50%至70%，有助於減少航空對環境的影響。 冰晶的形成可以在高層大氣中停留數小時，並影響到地球的自我加熱和冷卻。 飛機雲產生局部的溫度上升，導致長期的氣候變化。美國宇航局的科學家理察·摩爾說，研究人員知道噴氣式飛機尾氣形成的飛機雲對氣候的影響比二氧化碳排放更嚴重。新的研究結論顯示，如利用替代燃料進行即時的改變，可以幫助地球減緩變暖。 渦流是由噴氣式發動機排氣形成的，其中包括水蒸氣和煙塵顆粒。當水蒸氣冷卻時，它就會凝結，當過冷的水與自然存在於空氣中的廢氣煙塵或顆粒相互作用時，就會形成冰晶。替代噴氣燃料釋放的煙塵較少，從而導致冰晶的形成也較少。美國宇航局指出，使用替代燃料形成的晶體更大，但這並沒有造成同樣的問題，因為它們會更快地落下，並在下面較溫暖的空氣中融化。 計算機模型顯示，飛機雲冰晶的數量隨著飛機發動機廢氣粒子排放的比例變化。摩爾還指出，在觀察上很難做到該研究中發現的聯系。在實驗中，合作方使用了一架燃燒替代生物燃料的德國航空航天局先進技術研究飛機A320客機。美國宇航局DC8飛行實驗室在安全距離內跟蹤A320，分析和采樣飛機尾流中的氣體和顆粒。 研究發現，一半生物燃料和一半普通燃料的混合燃料可減少多達50%至70%的碳排放。 來源：cnBeta

GE航空和賽峰集團宣布了一項新的技術開發計劃，旨在將噴氣飛機的燃料消耗減少20%，同時減少二氧化碳排放。該計劃被稱為CFM RISE（可持續發動機的革命性創新），將為未來的商用飛機發動機展示一系列成熟的顛覆性新技術，這些發動機有可能在2030年中期投入使用。 GE航空和賽峰集團還同意將CFM International公司50/50的合作願景延長到2050年。該公司的目標是到2050年將二氧化碳排放量減少50%。這兩家公司表示，他們的關系是有史以來最牢固的，今後還將與RISE技術示範項目一起工作，為未來重塑飛行。 這兩家公司希望將下一代單通道窄體客機的燃油效率和減少排放的能力提高到一個新的水平。從事該項目的高管們說，與過去一代發動機相比，目前的LEAP發動機已經減少了15%的排放。新的RISE技術將進一步減少這一數字。 新的發動機技術還能確保與替代能源的100%兼容，包括可持續航空燃料和氫氣。兩家公司都表示，RISE計劃是下一代CFM發動機的基礎，預計將在2030年代中期推出。新發動機的關鍵特徵之一是開放式渦扇架構，這是提高燃油效率的關鍵，同時提供與當前一代飛機相同的旅行速度和客艙體驗。 該計劃將利用混合電動能力來優化發動機的效率，同時實現許多飛機系統的電氣化。到目前為止，RISE計劃有300多個獨立的組件、模塊和完整的發動機製造。一台示範發動機計劃在本世紀中期開始測試，之後很快進行飛行測試。 來源：cnBeta

發表在《美國國家科學院院刊》的一篇論文顯示，西蒙弗雷澤大學研究人員設計了一個速度驚人的引擎，它可以利用一種新的燃料 - 信息。這一引擎開發將微觀粒子隨機抖動轉化為儲存的能量，並可能導致計算機和生物納米技術在速度和成本方面的重大進步。 研究人員對如何快速有效地將信息轉化為"工作"的理解可能為現實世界的信息引擎設計和創造提供參考。研究人員想知道一個信息引擎能走多快，它能提取多少能量，所以他們做了一個。這種類型的發動機在150多年前首次被提出，但實際製造它們只是最近才成為可能。通過系統地研究這個引擎，並選擇正確的系統特性，研究人員將其能力提升到比其他類似實現方式高十倍以上的水平，從而使其成為目前同類中最好的信息引擎。 由SFU研究人員設計的信息引擎包括一個浸泡在水中的微觀粒子，並與一個彈簧相連，而彈簧本身則固定在一個可移動的平台上。然後研究人員觀察粒子由於熱運動而上下跳動。當研究人員看到一個向上的反彈時，研究人員將舞台向上移動以作出反應，當研究人員看到一個向下的反彈時，研究人員就等待。這最終只用關於粒子位置的信息來提升整個系統。重復這個程序，他們將粒子提升到 一個很大的高度，從而儲存了大量的引力能量，而無需直接拉動粒子。 在實驗室里，研究人員用一種被稱為光學陷阱的儀器來實現這個引擎，它使用雷射在粒子上產生一個模仿彈簧和舞台的力。在研究人員的理論分析中，研究人員發現在粒子質量和粒子彈起的平均時間之間有一個有趣的權衡。雖然較重的粒子可以儲存更多的引力能量，但它們通常也需要更長的時間來向上移動。 在這一見解的指導下，研究人員挑選了粒子質量和其他發動機屬性，以最大限度地提高發動機提取能量的速度，超越了以前的設計，實現了與活細胞中的分子機械相媲美的動力，以及與快速游泳細菌相媲美的速度。 來源：cnBeta

今天，《Apex英雄》平衡設計師John Larson發推稱，遊戲新英雄瓦爾基里的技能「戰術懸浮」燃料消耗降低的被動將會在今天被移除。該技能是瓦爾基里使用被動技能飛行時，同時按住主動技能會觸發的一個效果；瓦爾基里飛行時會使用燃料，而在該效果下燃料的消耗會減少為正常情況的10%。 該技能的削弱原因是因為一些瓦爾基里玩家在遊戲最終圈時，會選擇懸浮在空中不參與戰鬥，有時甚至通過利用這一效果不射一發子彈就贏得最終的勝利。職業玩家和高端玩家對此有很多抱怨。 玩家錄像視頻： 然而在這條推特底下有很多玩家抱怨Respawn一直以來聽從只占玩家總數很少一部分的高端玩家的建議，對許多英雄進行各種削弱導致許多喜愛某一英雄的玩家喪失了遊戲樂趣。一位玩家提出，徹底移除這一機制有些過了，為什麼不削弱呢？Larson回答道：「我們也嘗試過將燃料消耗降低到50%到75%，但那並沒有產生任何有意義的改變並且依然允許瓦爾基里在最終圈內在空中懸浮太長時間。」 來源：3DMGAME

ULA（聯合發射聯盟）的目標是在未來幾周內開始在其大型火神火箭上裝載低溫燃料，該火箭使用低溫甲烷和液氧作為推進劑。本次測試過程對於在未來幾年將共享同一發射場的阿特拉斯5號火箭的飛行之間開發下一代火箭至關重要。目前，ULA使用的是卡納維拉爾角空軍基地的41號平台。 ULA的主要火箭目前是Atlas 5，該火箭已完全投入使用。火神半人馬座（Vulcan Centaur）火箭威力更大，使用由亞馬遜創始人傑夫·貝索斯擁有的藍色起源公司提供的四組BE-4一級發動機。ULA預計，第一枚Vulcan火箭將在2021年底前准備好發射。這個時間框架是由ULA營運長約翰·埃爾本在五月初給出的。 然而，美國空軍空間和飛彈系統中心發射企業部主任羅伯特·邦喬維上校本周表示，第一枚火神火箭的發射可能發生在今年年底或2022年初。火神號是航天部隊的一個重要火箭，因為它將是ULA火箭的最大客戶。 目前，火神號在為美國軍方處理首次任務之前，將進行一對認證飛行過程。該任務被稱為USSF-106，目前計劃於2023年初發射。在火神號准備就緒之前，美國軍方將繼續使用Atlas 5，計劃在下周二進行發射，並搭載一顆軍用衛星。 Atlas 5將測試RL10末級發動機的升級版，該發動機將用於火箭的半人馬座末級。另一次發射定於6月進行，Atlas 5使用的載荷護罩與美國建造的火神火箭上使用的類似。 來源：cnBeta

鐵路技術公司 Wabtec 近日展示了一種電動機車，可以幫助減少重型貨運服務的環境足跡。由電池供電的 FLXdrive 機車車組在過去 3 個月的測試中，配合傳統機車一同使用，讓整個貨車的燃料消耗減少了 11%。 Wabtec 的 FLXdrive 被描述為世界上第一個 100% 由電池驅動的機車，利用 18000 個鋰離子電池為所有四個軸提供動力，並使用智能能量流管理來優化效率。這個 2.4 兆瓦時的系統可以像電動汽車一樣在車廠充電，但也使用再生制動系統在行駛中為自己充電。作為比較，頂級規格的特斯拉 Model 3 的容量為 75 千瓦時，是 FLXdrive 的...

為了減少放射性廢棄物、並讓核反應堆的運營更具經濟效益，美國太平洋西北國家實驗室（PNNL）的科學家們，正在講究一套基於實時光譜檢測的新方法，以改善乏核燃料的回收利用。New Atlas 指出，核電最大的賣點之一，就是只需為反應堆提供極少的核燃料。一顆僅重 0.35 盎司（10 克）的核燃料顆粒，即可產出相當於一噸煤的能量。 乏燃料池資料圖（來自：美國核管理委員會） 然而當前核電的一個主要短板，就是乏燃料在「被耗盡」時，仍含有 95% 的可裂變物質，迫使有關部門必須建設一個能夠安全可靠地存儲它們的乏燃料池。 以美國為例，當地設置的標準是將乏燃料存儲在地下。但與許多人印象中的「永久埋藏」相反，這些設施並不能一勞永逸地處置完乏燃料，而是要將他們保留到可被再次利用。 主要原因是，乏燃料中仍在包含大量的可裂變元素（主要是鈾），以及醫學和工程界迫切需要的大量極具價值的放射性同位素。 乏燃料回收需藉助化學處理系統來分離出 act 系元素 不過乏燃料的真正問題，是因為這堆復雜的混合物中包含了元素周期表中的一半元素，導致其分離工作變得異常艱難。 盡管核燃料加工行業已頗具技術規模，但當前不僅加工進度十分緩慢、價格也相當昂貴，更別提生產純鈽（plutonium）危險性、以及面臨著核擴散等方面的問題。 慶幸的是，為改善回收流程，PNNL 正研究使用拉曼光譜儀（Raman Spectroscopy）來實時監測乏燃料。 使用基於不同激發波長的特定拉曼系統來識別乏燃料中的化學物質 PNNL 研究人員指出，當乏燃料在溶液中流經傳感器時，這套化學分析系統能夠利用光與分子中的化學鍵的相互作用，來獲得有關其化學結構、相態、多晶型、晶體結構、以及分子相互作用等信息。 基於這方面的數據，研究團隊得以監測工業級的乏燃料、將之轉化為液體形式、接著送至離心機，然後按質量分離出不同的元素。 實時監測能夠嚴格地控制鈾與鈽之間的比率，並去除不需要的元素和同位素，以生產出能夠在高級反應堆中作為核燃料的循環材料。 研究配圖：拉曼光譜傳感器結構與功能示意 PNNL 化學家阿曼達·萊恩斯（Amanda Lines）表示，實時監測對於確定確切的化學元素比率至關重要。 對於研究人員來說，它可通過提供近乎實時的信息，來幫助控制和理解化學過程，從而增強了操作人員的能力。 更棒的是，這項技術具有極高的成本效益，並未開發和改進回收方案而提供了難得的機遇。 有關這項研究的詳情，已經發表在近日出版的《ACS Sensor》期刊上，原標題為： 《Sensor Fusion: Comprehensive Real-Time, On-Line Monitoring for Process Control...

華盛頓州立大學的研究人員已經開發出一種創新的方法，將塑料轉化為噴氣燃料和其他有價值的產品的成分，使塑料的再利用變得更加容易和更具成本效益。研究人員能夠在一小時內在他們的反應中，在適度的溫度下將90%的塑料轉化為噴氣燃料和其他有價值的碳氫化合物產品，並且能夠輕松地對這一過程進行微調以創造出他們想要的產品。 在研究生Chuhua Jia和Gene and Linda Voiland化學工程和生物工程學院的副教授Hongfei Lin的領導下，他們在《化學催化》雜誌上報告了他們的工作。 近幾十年來，廢塑料的積累造成了環境危機，污染了全世界的海洋和原始環境。隨著它們的降解，微小的微塑料碎片被發現進入了食物鏈，成為對人類健康的潛在威脅，即使是未知的威脅。 然而，塑料回收一直是個問題。最常見的機械回收方法是將塑料熔化並重新成型，但使用回收塑料降低了質量及其用於其他產品的經濟價值。化學回收可以生產出更高質量的產品，但它需要高的反應溫度和長的處理時間，使得它對工業界來說過於昂貴和繁瑣，由於其局限性，美國每年只有約9%的塑料被回收利用。 華盛頓州立大學的研究人員開發了一種催化工藝，將聚乙烯有效地轉化為噴氣燃料和高價值潤滑油。聚乙烯，也被稱為1號塑料，是最常用的塑料，用於從塑膠袋、塑料牛奶壺、洗發水瓶到抗腐蝕管道、木塑復合木材和塑料家具等大量產品。 在這個過程中，研究人員使用了一種碳上釕催化劑和一種常用的溶劑。他們能夠在220攝氏度（428華氏度）的溫度下，在一小時內將大約90%的塑料轉化為噴氣燃料成分或其他碳氫化合物產品，這比通常使用的溫度更有效、更低。 調整加工條件，如溫度、時間或使用的催化劑數量，提供了至關重要的步驟，即能夠微調工藝以創造出理想的產品，並且還可以根據市場的需求靈活調整品種。這種高效工藝的應用可能為從廢舊聚乙烯中選擇性地生產高價值產品提供了一種有希望的方法。 在華盛頓研究基金會的支持下，研究人員正在努力擴大該工藝的規模，以便將來實現商業化。他們還認為他們的工藝可以有效地用於其他類型的塑料。 來源：cnBeta

據媒體報導，美國田納西河谷管理局(TVA)和Kairos Power日前宣布了一項新協議，他們將一同在田納西州橡樹嶺的東田納西科技園(ETTP)建造Kairos的Hermes低功率演示熔鹽冷卻球形燃料反應堆。隨著氣候變化政策的壓力和美國官方對化石燃料的反對，核能看起來越來越有吸引力，但這不是建造更多大型壓水式反應的問題，實際上自上世紀50年代以來，壓水式反應堆一直主宰著美國的核工業。 目前，TVA等機構對先進和非傳統核電站--如小型模塊化反應堆和Hermes等這樣的球形燃料反應堆的設計更感興趣。據悉，美國40%的核能來自TVA。 在傳統反應堆中，燃料是以濃縮鈾或鈽芯塊的形式裝在燃料棒中，燃料棒呈幾何排列排列、跟控制棒穿插在一起從而形成浸在水中的反應堆核心。當燃料棒靠得很近時可以啟動核反應，此時，水可以緩和或減緩分裂原子噴出的中子以維持反應，而控制棒則可以防止反應失控並導致熔毀。 在球形燃料反應堆中，燃料棒則被網球大小的球體取代，球體由濃縮核燃料層和石墨層組成，其中，石墨層用作慢化劑並包覆陶瓷。成千上萬個這樣的球體或鵝卵石被傾倒在反應堆內，它們在那里啟動並在高溫下維持核反應，而這個過程並不需要控制棒。在大多數球形反應堆中，堆芯通常是由氦氣、氮氣或二氧化碳等氣體進行冷卻。雖然該類型反應堆的概念自1947年以來就已經存在且和原則非常簡單，但有許多技術障礙有待克服，所以建造的反應堆都是研究或原型設計而非可完全操作的工廠建造。 根據Kairos的說法，Hermes是一個用於開發為實際服務所用的先進未來反應堆的技術演示反應堆。它使用熔融的氟鹽代替氣體。水從融化到沸騰的溫度范圍為100°C，在適當的條件下可突然變成蒸汽，而氟鹽的溫度范圍則能超過1000°C，這使得它們在常壓下就可以傳遞大量的熱量。此外，它們在化學上是穩定的，其可以在沒有笨重和昂貴的高壓密封結構的情況下運行，並且在反應堆發生故障時，它們還可以通過自然循環保持核心冷卻。 當Hermes啟動並運行時，它將能在585°C的工作溫度下使用含有19.75%燃料的球形燃料輸出140 MWE的能量。 Kairos Power聯合創始人兼CEO Mike Laufer表示：「我們期待跟TVA合作，並利用他們團隊擁有的淵博知識和專業知識。Kairos Power和TVA都致力於改善人們的生活質量並通過先進的核能追求創新進而為未來提供可靠、清潔的能源。」 來源：cnBeta

湖泊儲存了大量的甲烷。在一項新的研究中，巴塞爾大學的環境科學家就如何提取甲烷並以甲醇的形式將其作為一種能源提出了建議。關於當前氣候危機的討論通常集中在二氧化碳（CO2）上。溫室氣體甲烷不太為人所知，但盡管它在大氣中更為罕見，其全球變暖的潛力是每單位的80至100倍。 人類活動造成的甲烷有一半以上來自石油生產和農業化肥。但這種氣體也是由微生物自然分解生物質產生的，例如在湖泊中。在他們最近的出版物中，巴塞爾大學環境科學系博士後Maciej Bartosiewicz和生物地球化學研究小組負責人Moritz Lehmann教授概述了利用湖泊和其他淡水體的甲烷進行可持續能源生產的潛力和理論可能性。 來自湖泊和水庫的甲烷約占全球自然甲烷排放量的20%。"Bartosiewicz說："理論上，這將足以滿足世界的能源需求。湖泊通過浮游植物的生長不斷從大氣中吸收二氧化碳。微生物在處理生物質時將通過光合作用固定的碳轉化為甲烷。這樣一來，在燃燒過程中，束縛在甲烷中的碳仍然在自然循環中。化石燃料可以部分地被 "自然 "可再生甲烷所取代。甲烷氣體已經在燃氣電廠中燃燒發電，並以液體甲醇的形式作為燃料使用。 文章中描述的想法並不完全是新的：自2016年以來，盧安達和剛果民主共和國之間的基伍湖中的甲烷已經從260米深處被提取出來，經過清洗，並直接通過發電機用於能源供應。"甲烷以高濃度大量出現在那里的湖床上，"Bartosiewicz解釋說。"甲烷濃度比普通湖泊高約100倍"。低濃度使得從傳統湖泊中提取甲烷在技術上似乎過於困難，直到幾年前。但是，由聚合物材料製成的新的微孔膜現在可以更有效地將氣體從水中分離出來。 圖為技術實施的概念設計。一個配備了高性能膜的移動設備自主地在湖底搜索最高的甲烷濃度。處理後的氣體通過軟管被輸送到岸邊的一個收集站，在那里被加工成甲醇用於能源生產。資料來源：巴塞爾大學 研究人員在這方面提出了第一個具體建議：使用疏水性氣液膜接觸器（GLMC），含甲烷的氣體混合物可以與水分離，甲烷可以被濃縮。沸石礦物質特別適合於濃縮，因為疏水性的晶體物質可以吸附和釋放氣體。 "Bartosiewicz說："瑞士的湖泊非常適合提取甲烷。原因是這個國家有大量的湖水。"我們最近了解到，它們也產生並向大氣排放大量的甲烷"。此外，蘇黎世聯邦理工學院的異質催化主席也參與了這項研究，他在使用沸石的吸附過程中擁有廣泛的專業知識。 "Bartosiewicz說："通過我們的想法，我們想就這樣一項技術的潛力、可行性和風險展開廣泛討論。"到目前為止，沒有任何研究涉及到甲烷清除對湖泊生態系統功能的影響，但以我們目前的理解，不能預見直接的負面影響。" 然而，去除多餘的碳甚至可以幫助遏制浮游植物的過度繁殖形成，減少湖泊的自然溫室氣體排放。Bartosiewicz說，在對這一最初的理論想法進行任何實際實施之前，還需要更多的工作。但他深信不疑。"這個概念有一天可以為實現我們的氣候目標做出重要貢獻"。 來源：cnBeta

巴菲特在伯克希爾哈撒韋年度股東大會上談到了他對雪佛龍和其他化石燃料公司的投資，稱這不會讓他陷入任何道德上的困境。他說：「在這個問題上站在相反立場持極端觀點的人都有點瘋狂。我不希望在三年內禁止所有碳氫化合物。這不可行。另一方面，隨著時間的推移，正在發生的事情將會被適應。」 上周，世界經濟論壇創始人兼執行主席克勞斯-施瓦布（Klaus Schwab）曾批評巴菲特過分關注股東盈利能力而不關心氣候變化等社會問題，稱這樣做可能有一天會產生適得其反的結果。 巴菲特去年曾說過，企業應該專注於創造股東價值，而不是投資於氣候變化等社會事業。「這是股東的錢，」他說。 但施瓦布表示，企業應該在利潤、人類和地球之間取得平衡。他說，如果有機會，他會告訴巴菲特：「你看，既然你在保險行業有很大的敞口，你為什麼不積極參與更多的ESG（環境、社會和治理）責任，因為這可能有一天會對你的保險業務產生適得其反的效果。」 施瓦布還說，「當今良好管理的藝術是」在股東和利益相關者之間，以及在整個社會中創造一種平衡。他說，那些不認同利益相關者概念的公司，將「站在歷史錯誤的一邊」。 來源：cnBeta

據外媒報導，太陽能、風能和其他替代能源具有令人難以置信的潛力，可以減少我們對化石燃料的依賴，產生環境和經濟效益。但是，這些能源中的許多都有一個局限性：它們不能取代液體燃料，如噴氣燃料、汽油和柴油，而這些燃料對我們的交通需求至關重要。一個潛在的解決方案是生物燃料。這些是從可再生生物資源（包括植物和藻類）生產的液體燃料。 現在，生物能源研究人員正在開發下一代的先進生物燃料和生物產品。這些努力分布在許多機構，許多科學家採取漸進的步驟來推進生物燃料科學，他們有幾個共同的重要步驟。科學家們必須開發出可持續和環保的生物燃料原料（稱為原料）的來源。 例如，柳枝稷和楊樹是快速生長的非糧食物種，可能是理想的原料。科學家們可能會改進植物的基因，使這些植物易於分解，以加工成生物燃料和其他生物產品。他們必須設計專門的酶和微生物（如酵母），將植物材料分解成糖和賦予植物結構的物質。他們還必須設計出擅長將這些材料轉化為用於燃料和其他產品的化學品的微生物。 最後，科學家必須與工程師和技術人員合作，設計出能以成本效益高的方式生產原料的過程，並盡量減少對水、電和其他資源的需求。 美國能源部科學辦公室的生物和環境研究項目為從非食品木質纖維素植物生物質開發的先進生物燃料和生物產品的研究提供支持。這些工作是在能源部的四個生物能源研究中心進行的。 先進生物能源和生物產品創新中心是伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校可持續發展、能源和環境研究所與卡爾-R-沃斯基因組生物學研究所之間的合作，重點是以 "植物作為工廠 "的方式開發燃料和化學品。 由美國橡樹嶺國家實驗室領導的生物能源創新中心致力於創造與生物能源相關的新植物和微生物。在威斯康星大學麥迪遜分校與密西根州立大學合作領導的大湖區生物能源研究中心，研究人員正在開發科學和技術，以維持生物燃料生產過程。 最後，在勞倫斯伯克利國家實驗室領導的聯合生物能源研究所，科學家們正在部署分子生物學、化學工程、計算和機器人技術方面的工具，以解決生物燃料和生物產品生產方面的挑戰。 來源：cnBeta