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《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。為了實現這些目標，解決方案不僅僅包括技術手段，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開發是關鍵的一步。 為了開發更清潔、廉價和有效的工藝，需要跨{TodayHot}學科的努力，其中包括各個不同的技術領域，如能源、化學工程、生物技術、傳感器、信息技術、材料科學、材料工程等等。在這些領域中，納米技術和納米材料被認為很有潛力，對能源系統將產生重大影響。 納米技術涉及對單個原子、分子或分子簇的處理或自行組裝形成結構，創造出具有低尺寸結構產生的新特征或不同特性的材料和裝置。與能源部門關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。 納米技術的相關作用 與大塊材料相比，納米粒子與能源應用較相關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生較高的反應率，這對生產較好的催化劑（導致較高的反應率、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。這一表面效應也適用于能量儲存應用（例如：氫儲存或鋰電池電極）或能量轉換（燃料電池電極）。我們可以利用吸收性納米粒子的尺寸來調節光譜吸收。利用這一效應可提高太陽能電池的光吸收，從而提高效率。與常規尺寸的相同材料相比，這種材料的機械特性在納米區域能夠發生極大的變化。例如：納米管強度比相同尺寸的鋼高很多。在復合材料中，這可以產生較輕的材料，用于汽車或飛機，同時降低能耗。 能量轉換的潛在應用 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}發電量。納米結構材料或納米組件可用于未來或新出現的能源生產技術，其中包括太陽光伏電池和氫能轉換。納米技術將有助于推進燃料電池的開發，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，被開發用作太陽能收集器的覆蓋材料。納米結構材料在熱電裝置中顯示出其未來的應用潛力。此外，納米生物技術研究增加了知識，使生物動能子系統得到成功的建造。 能量儲存的潛在應用 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，其商業化似乎是不可能的。業已證明，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果：用很少的材料就可以達到特定的電容量；利用很薄的材料層就可以實現較高的電容量，因為較小的粒子同較大的活性表面積相關；較薄的層意味著微型化在較大程度上是可行的。因此，納米技術將為電容器（包括：手機、電腦筆記本和半導體）打開新的潛在市場。 節能的潛在應用 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{米粒子材料可在發動機無明顯磨損的情況下，在原位提升燃燒反應，這是由于粒子大小的關系。如今已經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換率。用相似的方法，納米催化劑可以提高反應率，降低處理溫度，減少排放或工業廢物，從而提高化學反應的生產率。 隔熱方面的進展將有助于降低家庭和工業的日常能源需求和費用。納米技術以氣凝膠的形式為該領域做出了貢獻。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。納米技術利用超薄層來幫助改進這些系統。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。 現實的產品 沸石是一種自然產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成了每年300億美元的產業的基礎。石油工業已在利用納米技術精煉石化產品。如今，在大多數小汽車里都能找到依靠納米技術的催化轉化器，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 為了使納米技術在能源應用中產生更大的市場影響，需要進一步完善納米結構材料：一些納米材料（如納米管）至今沒有實現批量生產，關鍵問題在于適用于批量生產的較廉價和較易控制的方法的開發。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用材料。 找靠譜的紅木家具品牌看大紅酸枝百科網 冬天門窗煩惱多| 解決門窗結露問題，不能只是擦擦擦 順應生活快節奏~兔寶寶易裝解決家裝周期長的難題！ 科思創云端發布涂料與膠粘劑創新解決方案 屋面銹蝕、滲漏、被臺風掀翻？卓寶外喜輕鋼系統解決方案為你支招！ 科技防水|三棵樹綠盾防排水系統解決方案，助力高品質綠色人居建設 甲醛新國標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?材解決方案發布會，大咖云集，深入探討建筑色與材