|未来科技，怎样发电

■采访人员彭德倩
在极端天气等多种因素影响下，世界各地都有了用电紧张的烦恼。如何寻找清洁高效的发电新材料？长时储能技术及供电机制有哪些新方案？全球科学家探寻、破题未来能源。
新型发电路线
把月亮变成“充电宝”
对于新能源发电技术，许多人耳熟能详。风力发电、太阳能发电、生物质能发电、海洋能发电以及地热能发电等已加速付诸应用的新技术，展现出人类在能源领域的努力。
值得一提的是，在这些以外，一系列更为前沿、更富想象力的全新技术路线，正在拓展中——月球发电、新型微生物发电、磁流体发电等，在各国科学家的你追我赶中，发芽开花。
研究表明，大约50年后，目前广泛使用的传统能源煤、石油和天然气将面临严重短缺的局面。由此，人类被迫将寻求能源的目光，从地球一隅转向浩瀚宇宙，而月球，便是地外能源的首选。
首先分析月球情况。由于其表面几乎没有大气，太阳辐射可以长驱直入。计算表明，每年到达月球范围内的太阳光辐射能量大约为12万亿千瓦，相当于目前地球上一年消耗的各种能源所产生的总能量的2.5万倍。按太阳能能量密度为1.353千瓦/平方米计算，假设在月球上使用目前光电转化率为20%的太阳能发电装置，每平方米太阳能电池每小时可发电2.7千瓦时，若采用1000平方米的电池，每小时可产生2700千瓦时的电能。
更有趣的是，由于月球自转周期恰好与其绕地球公转周期的时间相等，所以月球的白天是14天半，晚上也是14天半，一天相当于地球一个月的长度，这样的“天上一日地上一年”的时间差，令月球发电可以获得更多太阳能，这无疑是十分令人兴奋的“天时地利” 。
日本的一个科研团队曾提出这样一个大胆方案：围绕月球约1.1万公里长的赤道建一条太阳能发电带，以此获得极其丰富而稳定的太阳能。未来，这不但可以解决人类月球基地的能源供应问题，还可在空间转换装置技术与地面接收技术进一步完善的基础上，将电能转化为微波束和激光束，传回地球，把月球变成地球的大型“无线充电宝” 。
将目光投向更辽远的星辰大海，宇宙中符合条件的星体，都可以像月球一样，成为太阳能发电卫星，科学家们给这一设想取了一个“霸气”名字——轨道发电机。
人类对新型能源的探求，上天入地，从宏观到微观。日前，美国科学家结合两项可再生能源技术开发出一项新技术——微生物逆向电渗析电池。该技术不仅能净化废水，还能利用废水发电。相关研究发表在《科学》杂志上。
该研究的领导者、宾夕法尼亚州立大学氢能中心和工程能源与环境研究所主任布鲁斯·罗根表示，废水中蕴含有大量以有机物形式存在的能量。生活废水包含的化学能源是处理它们所需能量的10倍。生活废水加上家畜和食品生产产生的废水中蕴含的能量几乎足以维持全美水利基础设施的运行。
新方法使用的技术之一是微生物燃料电池，可将废水中的化学能转化为电能并净水。具体而言，它使用微生物群来分解和氧化有机物，此过程会释放出向阳极移动的电子。与此同时，水中的氢离子通过质子交换膜并进入独立的阴极区。电子通过一个电路从阳极被吸引到阴极，从而产生电流。氢离子也与周围的氧相结合，形成清洁的水。
为获得更高的能量密度，罗根团队使用了名为逆向电渗析的技术当“帮手”——两种不同来源的水经泵压通过一对膜，这对膜与带相反电荷的电极相连，会让正负电荷分别朝不同的方向行进，当离子朝它们各自的电极移动时，就会产生电流。但这一方法需要使用很多膜，因此成本很高。