更新课堂第二十四次作业-新能源的应用与未来

课程名称：《材料科学家 · 新能源的应用与未来》

课程讲师：杨培东

作业完成：胡雪明

学习时长：3讲 课程22+30+37

立刻学习：http://suo.im/5zPSIB

新能源的应用于未来海报

问题1、学完本周课程，你收获到哪些令你记忆犹新或刷新认知的概念？

答：此次课程杨培东教授从三个方面讲解了新能源的相关知识，1）中国能源及环境污染的原因，2）氢能源的应用、趋势与未来，3)光合作用的原理与应用。令我记忆尤新的概念有这么两点：1）过去一百年工业化进程导致全球二氧化碳排放量直线上升，造成一系列全球暖化问题，污染问题以及海平面上升，如果到本世纪末全球温度增加4℃，冰川融化导致的海平面上升会淹掉上海、旧金山、纽约、伦敦、香港等滨海国际化大都市，不容乐观；2）塑料制品/塑料袋的发明给人类的生活带来很大方面，但是当前塑料制品/塑料袋不可降解带来极大的环境污染问题，另外电动汽车在市面上越来越多，往后废弃的铝电池也会带来极大的环境污染问题；刷新我认知的一点，增加的电池驱动的电动车从系统性的角度来看并不是一件好事，并不会减少二氧化碳的排放，这是因为这种电动车需要充电，而充电的电能来自于发电厂。目前大部分国家的发电厂都是烧煤发电的，每公里排放的CO2超过200以上，比如印度、中国、澳洲等，使用电动车反而会造成重度污染，需要考虑使用可再生能源驱动汽车。

问题2、你认为氢能源的前景和趋势如何？

答：针对当前氢能源的研究与应用来看，在汽车领域，日本丰田的MIRAI通过政府补贴的形式已经有4000台车辆在运行，美国伯克利大学校园里也有零排放的氢能源公交车在运行，美国的GM和德国的奔驰公司也都在研究氢能源技术；在航天领域，中国18年发射的长征五号使用的低温液氢和液氧驱动；在航空领域，法国的塞峰发动机也在研究氢能源发动机。

尽管氢能源使用后只生成水，零污染，但是在安全性（需要配备高压的储氢罐，氢气又是易燃气体有着火风险），成本（目前获得氢气的过程通过电解水或者光解水，效率还不是很高，成本很高），配套基础设施（氢气站的建设很复杂，需要政府推动）等方面有一些制约因素，可能的市场份额是传统的燃油车、氢能源汽车和电动车达到“三分天下”的局势，可能实现的早起应用场景是大型运输车上使用氢能源，家用的氢能源汽车仍需进一步推动才能实现。

问题3、请你试着从你的角度，谈谈人工光和作用的机理以及对于人类的作用？

答：在谈人工光合作用之前，先来看看我们身边大自然发生的光合作用反应，植物的叶子利用周围的水和二氧化碳，在阳光的作用下，具体来说吸收吸收其中紫外线到红外的光，形成碳水化合物，并释放氧气。大自然的光合作用由来已有，但是效率不是很高，绿叶只能达到0.3%-0.5%，甘蔗高一些能达到4%。

人工光合作用是通过光化学二极管和，在光照时吸收阳光，一端的P型半导体使用催化剂将CO2还原成需要的化学物（醋酸、乙酸、丁醇、青蒿素等），一端是N型半导体使用催化剂促成水氧化的反应。这种技术可以使得人类几乎不用地底下开采的化石燃料，去获得能源，提供制药业和化学工业所需的原材料，并且完全零污染。另外，火星中有大量的CO2，未来研究突破后可以生产药品、化学工业材料和化肥，为人类在火星生存奠定基础。