科技媒體新能源網(wǎng)訊：去年秋天我來到加州理工學(xué)院，拜訪內(nèi)特·劉易斯(Nate Lewis)教授的實驗室。那天陽光耀眼，南加州的氣溫比正常情況高了20華氏度(6.7攝氏度)，國家氣象局還發(fā)布了針對極端火情和高溫疾病的警告。

這樣的天氣正好為我此行到內(nèi)特實驗室的參觀內(nèi)容提供了一個背景介紹：我們?nèi)绾文軌蚶锰柕木薮竽芰縼碇圃烊剂希瑥亩鵀槠嚒⒖ㄜ嚒⑤喆惋w機提供動力?


“我們理解：這種燃料就是通過某種材料把太陽能轉(zhuǎn)化為液體燃料，像汽油一樣供人類利用。”

我走進這間堆積著計算機屏幕、化學(xué)物質(zhì)藥瓶、燒杯和其他設(shè)備的實驗室，內(nèi)特遞給我一副護目鏡，介紹了一些參觀注意事項。他說：“盡管這里堆了很多復(fù)雜的東西，但我們所做的一切歸根結(jié)底非常簡單。”

內(nèi)特團隊的研究工作基于這樣一個簡單的理念：太陽是我們所擁有的最可靠、最充沛的可再生能源。太陽一小時內(nèi)輻射到地球的能量，比我們?nèi)祟愓荒晗牡哪芰窟€要多。如果我們能找到一種經(jīng)濟高效的方法，通過這種方法利用到哪怕只是一部分的太陽能，這都將極大地幫助我們?yōu)槲磥韺ふ业角鍧崱⒈阋撕涂煽康哪茉础?br />
我們都不會對太陽能板感到陌生，它可以將太陽能轉(zhuǎn)化為電能。隨著其價格的下降，太陽能板正越來越多地成為全球清潔能源的來源，這實在令人鼓舞。當然，利用太陽能發(fā)電存在一個很大的挑戰(zhàn)，那就是不夠可靠。太陽每天都會落山，陰天時我們又看不見太陽，這也就是為什么我們需要找到儲存太陽能的方法，從而能在任何有需要的時候進行供給。

電池是解決方案之一，要是能做出太陽能燃料就更棒了。燃料的能量密度比電池更高，因此儲存和運輸也更容易，例如1噸汽油儲存的能量相當于60噸電池儲存的能量。這也是為什么在電池技術(shù)實現(xiàn)重大突破之前，我們實在很難想象乘坐插電式電動飛機從西雅圖飛到東京。

我之前寫過一篇文章，關(guān)于我們需要實現(xiàn)一種能源奇跡，既為了阻止氣候變化，又要為數(shù)百萬用不上電的貧困家庭提供電力。太陽能燃料就是我所說的奇跡之一，它可以解決沒有陽光照射時的能源儲存問題，還能為現(xiàn)有的交通基礎(chǔ)設(shè)施提供更易用的能源。我們可以繼續(xù)駕駛現(xiàn)有的汽車，但它們不會再使用從地下開采的化石燃料，而是使用太陽能燃料。由于使用這種燃料不會為環(huán)境貢獻額外的溫室氣體，因此不會破壞地球二氧化碳的平衡。

這樣的未來令人向往不已，但實現(xiàn)它需要艱辛的付出，因為沒人知道是否真有將陽光變成燃料的切實可行的辦法。多虧有了美國能源部的研究經(jīng)費，內(nèi)特和其他的美國研究人員才得以探索這一想法的可行性。

我們生活在一個新發(fā)明、新發(fā)現(xiàn)層出不窮的時代，以至于人們很容易認為，我在加州理工學(xué)院看到的前沿研究是理所當然的。然而，大多數(shù)改善我們生活的技術(shù)突破——從新的疾病治療手段到清潔能源創(chuàng)新——其實在研究早期便得到了政府的資助，這包括內(nèi)特的研究項目。科學(xué)研究一旦取得成功，它將帶來技術(shù)創(chuàng)新，催生新的產(chǎn)業(yè)，創(chuàng)造新的工作崗位，刺激經(jīng)濟增長。無論怎么強調(diào)政府支持在這一過程中的重要性都不足為過。如果沒有政府的相關(guān)投入，人類不會取得今天這樣長足的進步。

盡管內(nèi)特和他的團隊目前仍處于這項研究的最初階段，但他們有理由對前景保持樂觀，畢竟把陽光轉(zhuǎn)化成化學(xué)能是植物每天都在干的事兒。通過光合作用，植物利用陽光、水和二氧化碳，把太陽能儲存在化合物里。在內(nèi)特的實驗室里，他率領(lǐng)的團隊利用的也是同樣的原料，不同之處在于，他們得搞清楚怎樣才能做得更好，在大自然擅長的領(lǐng)域巧奪天工。

內(nèi)特說：“我們想在自然方法的啟發(fā)下創(chuàng)造一種太陽能燃料，和人類受到鳥類飛行的啟發(fā)而發(fā)明飛機一樣。但你不會用羽毛來造飛機，我們也不打算利用葉綠素和生物系統(tǒng)做一個人造光合作用系統(tǒng)，因為我們能做得更好。”

內(nèi)特的一名學(xué)生向我展示了如何用光把水分解成氧氣和氫氣，這是制造太陽能燃料關(guān)鍵性的第一步。下一步是把氫氣和二氧化碳結(jié)合在一起制造燃料。然而利用現(xiàn)有技術(shù)、用陽光制備燃料的成本太高了。為了把成本降下來，需要做更多的研究來搞清楚各種材料和系統(tǒng)，創(chuàng)造出太陽能燃料的可靠來源。

內(nèi)特團隊正在研究的一個方法，是一種由塑料“細胞”組成的人造草皮，這種草皮可以很容易被鋪開來吸收陽光、制造燃料。每個塑料“細胞”內(nèi)都包含了水分、陽光吸收劑和一種催化劑。催化劑的作用是加速化學(xué)反應(yīng)，因此每個“細胞”都能更高效地制造氫氣或者碳基燃料。但不幸的是，最好的催化劑需要用到一些最貴、最罕見的元素，比如鉑金。內(nèi)特研究的一個主要方面就是要找到其他的催化劑，它不僅要更高效耐用，還得更經(jīng)濟。

內(nèi)特對清潔能源的興趣始于20世紀70年代的石油危機，當時他和父親為了給車加油要排好幾個小時的隊。他說他那時就想要投身能源研究。如今，他正在訓(xùn)練新一代的科學(xué)家們來幫助解決世界面臨的能源挑戰(zhàn)。看著在內(nèi)特實驗室里工作的這些年輕人讓人倍感鼓舞，他們創(chuàng)新的速度比以前任何時候都要快。“我們現(xiàn)在一天能做的實驗在以前可能需要一整年，或者相當于完成一整篇博士論文所需的工作。”內(nèi)特說。

盡管如此，我相信我們還需要做更多的努力，我們需要成千上萬名科學(xué)家來探索所有可能，引領(lǐng)人類走向擁抱清潔能源的未來。這也是為什么最近我和許多投資人發(fā)起了突破能源基金(Breakthrough Energy Ventures)，這支基金計劃投入超過10億美元，資助有可能給世界帶來廉價且可靠的清潔能源的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。

雖然我們還不能在下周或明年就給汽車加滿太陽能燃料，但是內(nèi)特的團隊已經(jīng)做出了有價值的貢獻，幫助我們理解如何才能有機會實現(xiàn)這一大膽的目標。隨著政府和私營部門支持力度的不斷加大，我們將確保他們的研究能夠全速向前推進。