凯瑟琳·劳芬伯格著
把稻草纺成金子?把大自然的精灵装瓶?发现具有超人能力的材料?果然。在磁铁实验室，这只是一天的工作，科学家们在这里寻找新的绿色能源，以及新的储存方法。
“今天对清洁能源的需求非常大，”物理学家、磁铁实验室主任格雷格·勃宾格说。“但一旦你开始谈论风能和太阳能等可再生能源，大问题就变成了储存。
插画:Liz Vernon。
“当太阳照耀时，你收集它的能量。当风吹起时，你收集它的能量。但你必须找到一种方法来储存能量，直到几天或几个月后你需要它。许多参观MagLab的科学家都在研究这个问题。”
包括助理学者兼科学家艾米·麦肯纳在内的分析化学家也在研究如何通过制造新的液体燃料来节约石油供应。简单地说，他们的目标就是把稻草变成金子。
麦肯纳说:“我们想把农业废弃物，那些可以被丢弃、覆盖或堆肥的东西，转化为燃料。”
其他科学家，如洛斯阿拉莫斯国家实验室爱游戏提现客服物理学家Albert Migliori希望通过利用太阳能和风能进行化学反应，创造一种比石油燃烧更清洁的人造燃料。如果Migliori和其他人能找到一种方法将这些强大的精灵装瓶，这一发现可能会从根本上提高我们将自然能量转化为我们可以使用的东西的能力，而不是石油。
物理学家和工程师也在寻找超人材料超导体:能让电流无阻力或无能量损失地流动的金属、合金和陶瓷。找到合适的超导材料可以使我们目前的电网更加高效。它甚至可以开辟我们还没有想象到的能源途径。
寻找“unobtainium”
在热门科幻电影《阿凡达》(Avatar)中，一家地球公司花费巨资前往外星球开采“unobtainium”。这种虚构的矿石是好莱坞对超导体圣杯的描述:一种能够传导惊人数量的电流而没有电阻和能量损失的材料。但今天的国家电网却不是这样。爱游戏提现客服
“我们浪费了10%的电力来加热电线，”Boebinger说。“如果我们能找到一种不用这样做就能传输电能的方法，我们就能省下一大笔钱。”
我们国家的能源网络就像你厨房里的烤面包机。它们都有电线，当电流流过时，电线就会发热。电子在穿过导线时，会与其他电子和原子碰撞，从而产生热量。这些原子碰撞产生摩擦，摩擦产生热量。在烤面包机里，炽热的电线会把面包烤成棕色。在我们的能源网络中，电线的热量只是在烤空气，被浪费了。
但这不是超导导线的工作原理。在超导体中，电子流动时不会发生碰撞。科学家们已经使用超导材料来传输能量，但有一个大问题。为了使超导体工作，今天的超导体必须保持超冷，如零下347华氏度甚至更低!为了保持超导体的低温，它们被浸泡在液氦中，液氦是地球上最冷的液体。这是一个复杂的，昂贵的过程，占用大量的空间。
因此，MagLab的研究人员一直在寻找一种不需要保持如此低温的超导体。他们的最终目标是:找到一种室温超导体——就像《阿凡达》中的“unobtainium”一样。这将是一个革命性的发现，值得获得诺贝尔奖。
“不可能预测这种情况何时会发生，”Boebinger承认。“但我不明白为什么这一天不会发生。与此同时，我们可以利用已经发现的材料来预测很多技术突破。”
今天对清洁能源的需求非常大。但一旦你开始谈论风能和太阳能等可再生能源，大问题就变成了储存。
请外带一箱太阳葡萄酒
当材料科学家们正在寻找“unobtainium”时，其他研究人员正在试验捕捉风能和太阳能的巨大能量的方法。
对于石油和煤炭，储存不是什么大问题。一块煤正等着你去烧。你车里的汽油在等着你转动钥匙。
Boebinger说:“液体燃料是一种非常高效、经济的储存能源的方式。“最终，我们面临的挑战是设法找到一种廉价的能源来替代石油。”
为什么石油是如此棒的燃料?因为它储存的能量比任何东西都多，除了核能。
“一滴石油中有10万个不同的分子，而石油中有数十万个不同的分子，”他说。“基本上，大自然在石油中制造了各种可能的有机化合物，在某种程度上，我们燃烧这些东西真的很遗憾，因为它是我们拥有的分子最完整的集合。但现在，我们所知道的就是与之匹配并利用能量。”
太阳也是一种不可思议的能量来源——但储存它是个问题。
“我们知道如何利用太阳能发电，我们也知道如何利用风能发电，但我们没有足够的技术来储存我们在美国所需的清洁能源。”
物理学家Migliori正在带领一组来自LANL、佛罗里达州立大学和佛罗里达大学的研究人员集思广益如何做到这一点。他想从阳光和风能中合成液体燃料，用于燃料电池——将化学物质转化为电能而不产生污染的装置。燃料电池包含不同于电池的材料，并且被设计成永不磨损或死亡。
Migliori说:“改变电能储存的技术即将出现。”
然而，与今天的燃料电池不同的是，Migliori设想的燃料电池不会使用氢——一种难以储存的危险气体。相反，他们将使用一种人造汽油。为了开发一种制造这种合成燃料的工艺，他和其他人正在使用实验室的强大磁铁来研究固体和液体界面的物理和化学。
垃圾还是宝藏?
如果你理解了某种东西的分子性质，你就可以开始预测它的行为……
在麦肯纳和研究生杰基·贾维斯(Jackie Jarvis)的实验室里，一切都是关于转型。为了使我们的石油储备尽可能多地发挥作用，他们想把树废料和花生壳变成生物燃料。
从食物中提炼的燃料，比如汽车汽油中的乙醇，被称为第一代生物燃料。非食物燃料，如树废料和花生壳，是第二代生物燃料。MagLab希望帮助创造一种85%至90%的汽油和10%至15%的第二代生物燃料的燃料混合物。
贾维斯的研究样本来自林业部门。在他们燃烧了树皮碎片、树枝碎片和树叶后，他们将玻璃小瓶中粘稠的残留物样本送到贾维斯。糖浆样品有强烈的烧焦气味，所以闷烧的味道经常在她整洁的实验室里飘荡。
为了测试样本，贾维斯将少量烧焦的粘性物质放入一个巨大的离子回旋共振磁体中。这台机器能逐个读出里面的成分。这样的分析可以传达样品与石油混合的程度。在使用离子回旋共振(ICR)机器中，研究人员只能识别出大约300种化合物。现在，贾维斯说，她在一个小小的样本中鉴定出了多达2万种化合物。
麦肯纳说:“如果你了解了某种物质的分子性质，你就可以开始预测它在炼油厂中的表现。”“这很重要，因为炼油系统是为石油建造的，但现在我们有了这种不同的产品，我们想把它放进去。”
她补充说，许多生物燃料样品含有大量氧气，这会腐蚀炼油厂的机器。该实验室的目标是找到一种农业废弃物，可以在炼油过程的初始阶段添加到石油中。它不会对精炼设备造成太大的破坏，或者，后来，对你的汽车发动机也不会造成太大的破坏。
到目前为止，完美的生物燃料仍然遥不可及。但这也是将稻草纺成黄金的挑战之一。
这个故事最初发表在第7期通量杂志，国家强磁场实验室已停止出版的出版物。爱游戏体育是什么爱游戏提现客服