斯坦福大学推出改变游戏规则的电网储能液体燃料技术

斯坦福大学推出改变游戏规则的电网储能液体燃料技术 斯坦福大学的科学家们正在开发新的异丙醇生产催化系统，以优化能量的保持和释放，从而改进液体燃料的储存方法。随着加州向可再生燃料的快速转型，它需要能够为电网储存电力的新技术。太阳能发电量在夜间和冬季都会下降。风能则时好时坏。因此，该州在很大程度上依赖天然气来平抑可再生能源电力的高低起伏。人文与科学学院罗伯特-埃克斯-斯温（Robert Eckles Swain）化学教授罗伯特-韦茅斯（Robert Waymouth）说："电网使用能源的速度与你产生能源的速度相同，如果你当时没有使用它，而你又无法储存它，就必须把它扔掉。"韦茅斯正带领斯坦福大学的一个团队探索一种新兴的可再生能源储存技术：液态有机氢载体（LOHCs）。氢气已被用作燃料或发电手段，但氢气的储存和运输却非常棘手。"我们正在开发一种在液体燃料中选择性转换和长期储存电能的新策略，"《美国化学学会杂志》上详细介绍这项工作的研究报告的资深作者韦茅斯说。"我们还发现了一种新型的选择性催化系统，可以在不产生气态氢的情况下将电能储存在液体燃料中"。液体电池用于为电网储存电力的电池，以及智能手机和电动汽车电池都使用锂离子技术。由于储能规模巨大，研究人员仍在继续寻找能够补充这些技术的系统。这些候选物质中包括低浓度氢氧化物，它可以利用催化剂和高温储存和释放氢气。有朝一日，LOHC 可以广泛发挥"液体电池"的功能，储存能量并在需要时高效地将其作为可用燃料或电力返回。韦茅斯团队研究将异丙醇和丙酮作为氢能储存和释放系统的成分。异丙醇（或称擦拭用酒精）是一种高密度液态氢，可以通过现有基础设施储存或运输，直到将其用作燃料电池的燃料，或在不排放二氧化碳的情况下释放氢气以供使用。然而，用电生产异丙醇的方法效率很低。水的两个质子和两个电子可以转化为氢气，然后催化剂可以用氢气生产异丙醇。韦茅斯说："但在这个过程中，你并不想要氢气。它的单位体积能量密度很低。我们需要一种方法，在不产生氢气的情况下，直接用质子和电子制造异丙醇。"这项研究的第一作者丹尼尔-马龙（Daniel Marron）最近刚刚完成了斯坦福大学的化学博士学位，他确定了如何解决这个问题。他开发了一种催化剂系统，可将两个质子和两个电子与丙酮结合，从而选择性地生成 LOHC 异丙醇，而不会产生氢气。他使用铱作为催化剂实现了这一目的。一个关键的惊喜是，二茂钴是一种神奇的添加剂。二茂钴是一种非贵金属钴的化合物，长期以来一直被用作简单的还原剂，而且价格相对低廉。研究人员发现，在这一反应中，二茂钴作为助催化剂的效率非同一般，它能直接向铱催化剂提供质子和电子，而不是像之前预期的那样释放出氢气。根本的未来钴已经是电池中的一种常见材料，需求量很大，因此斯坦福大学的研究小组希望他们对二茂钴特性的新认识能够帮助科学家们为这一过程开发其他催化剂。例如，研究人员正在探索更为丰富的非贵重地球金属催化剂，如铁，以使未来的 LOHC 系统更加经济实惠和可扩展。韦茅斯说："这是基础科学，但我们认为我们已经找到了一种新策略，可以更有选择性地将电能储存在液体燃料中。"随着这项工作的发展，人们希望 LOHC 系统能够改善工业和能源行业或单个太阳能或风能农场的能源存储。尽管幕后工作复杂而具有挑战性，但正如韦茅斯所总结的那样，这个过程实际上非常优雅："当拥有有多余的能量，而电网又没有需求时，就它储存起来。当需要这些能量时，就可以将其作为电能返回。"编译来源：ScitechDailyDOI: 10.1021/jacs.4c02177 ... PC版： 手机版：

在农田里"种植"火山岩可能会改变碳捕集的游戏规则

在农田里"种植"火山岩可能会改变碳捕集的游戏规则 这项研究首次对全球农田施用玄武岩可能产生的二氧化碳减少量进行了全球估算。该研究发表在《地球的未来》（Earth's Future）杂志上，该杂志是美国地质学家协会（AGU）针对地球及其居民的过去、现在和未来开展跨学科研究的期刊。增强岩石风化：有前途的方法这种类型的气候干预被称为强化岩石风化。它利用风化过程将二氧化碳自然封存在碳酸盐矿物中。这个想法很简单：以对人类有益的方式加速风化。如果与减排同时使用，它将有助于减缓气候变化的速度。研究报告的作者认为，与其他碳减排方法相比，这种方法可能更安全。领导这项研究的耶鲁大学气候科学家 S. Hun Baek 说："与其他气候干预措施相比，加强岩石风化的风险较小。它还能带来一些关键性的好处，比如使枯竭的土壤恢复活力和抵御海洋酸化，这可能会使它更受社会欢迎"。这项新研究探讨了将碎玄武岩（一种熔岩冷却后形成的快速风化岩石）应用于世界各地农田的潜力，并强调了哪些地区可以最有效地分解岩石。根据发表在 AGU 期刊《地球的未来》上的最新研究，一种名为"强化岩石风化"的气候干预策略如果在全球范围内得到应用，将有助于实现 IPCC 关于减缓气候变化的一个关键目标。强化岩石风化可改善土壤健康、固碳并对抗海洋酸化。资料来源：AGU耶鲁大学的地球化学家诺亚-普兰纳夫斯基（Noah Planavsky）是这项研究的共同作者，他说："这里蕴藏着巨大的潜力。虽然从基础科学的角度来看，我们还有很多东西要学，但还是有希望的，我们需要关注从市场和金融的角度我们能做些什么。"之前的一项研究使用了另一种计算二氧化碳去除量的方法来估算到 2050 年的碳减排量，但研究人员希望把目光投向国界之外和更远的未来。研究人员利用一种新的生物地球化学模型模拟了在全球耕地上应用碎玄武岩将如何吸收二氧化碳，测试了岩石风化增强对气候的敏感性，并确定了这种方法最有效的区域。研究结果和对未来的影响新模型模拟了从 2006 年到 2080 年，在两种排放情景下全球 1000 个农业基地岩石风化增强的情况。他们发现，在 75 年的研究期内，这些农田将吸收 640 亿吨二氧化碳。将这一数据推断到所有农田（即全球可能应用这一策略的总面积），在此期间可封存多达 2.17 亿吨的碳。"最新的IPCC 报告称，到 2100 年，除了大幅减排之外，我们还需要清除 100 到 1000 千兆吨的碳，以防止全球气温上升超过 1.5摄氏度，"Baek说："扩大到全球耕地，我们发现的碳清除量估计值与实现这些气候目标所需的范围下限大致相当。"该研究强调，由于风化作用在炎热潮湿的环境中进展更快，因此在热带地区加强岩石风化作用比在高纬度地区更快见效。希望投资碳减排解决方案的农民和公司可以选择在热带地区应用玄武岩，从而实现成本和碳效益的双赢。该模型揭示了另一个令人鼓舞的结果：在气温升高的情况下，加强岩石风化的效果也很好，甚至更好一些。其他一些减少碳排放的方法，如依靠土壤有机碳储存的方法，随着气温的持续升高，其效果会越来越差。"增强岩石风化对气候变化的适应能力令人惊讶，"Baek 说。"我们的研究结果表明，它对气候变化相对不敏感，在中度和重度全球变暖的情况下，效果大致相同。这让我们对其作为长期战略的潜力充满信心。"Planavsky说，农民们已经在田地里施用了数百万吨石灰石（一种碳酸钙岩石，既可以是碳源，也可以是碳汇）来提供养分和控制土壤酸度，因此逐步改变岩石类型可能意味着顺利过渡到大规模实施强化岩石风化。增强岩石风化技术已在世界各地的农场小规模应用。Planavsky 说，下一步是努力实现"实际应用"。编译自:ScitechDaily相关文章:研究发现将石粉撒在农田上可吸收数十亿吨二氧化碳 ... PC版： 手机版：

JN.1变种的"惊人不同"改变了我们与COVID-19战斗的游戏规则

JN.1变种的"惊人不同"改变了我们与COVID-19战斗的游戏规则 世界卫生组织（WHO）于 2023 年 12 月将JN.1 列为"关注变体"，并于 1 月强烈声明COVID 是一个持续的全球健康威胁，造成了"太多"可预防的疾病，其长期健康后果令人担忧。JN.1 意义重大。首先，作为一种病原体它是SARS-CoV-2（引起 COVID 的病毒）的一个令人惊讶的新版本，正在迅速取代其他流行毒株（omicron XBB）。它的重要意义还在于它揭示了 COVID 的进化过程。通常情况下，SARS-CoV-2 的变异体看起来与之前的病毒非常相似，每次只积累几个突变，从而使病毒比其母体具有更大的优势。然而，偶尔也会出现变种，就像两年前出现的奥米克龙（B.1.1.529）那样，变种似乎是突然出现的，其特征与之前的明显不同。这对疾病和传播具有重大影响。直到现在，人们还不清楚这种"阶跃式"的进化会不会再次发生，尤其是考虑到稳步进化的omicron变异一直在持续。JN.1 如此与众不同，并引发了如此多的新感染病例，以至于许多人都在猜测世界卫生组织是否会将 JN.1 作为下一个值得关注的变种，并赋予其希腊字母。无论如何，随着 JN.1 的出现，我们已经进入了这一流行病的新阶段。JN.1 从何而来？JN.1（或 BA.2.86.1.1）的故事始于其母系BA.2.86 在 2023 年年中左右的出现，它起源于更早（2022 年）的奥米克隆子变体 BA.2。慢性感染可能会持续数月（有些人甚至数年）而得不到解决，这可能是这些阶跃变异体出现的原因之一。在长期感染者体内，病毒会悄无声息地进行测试，并最终保留许多突变，这些突变有助于病毒躲避免疫，并在患者体内存活。对于 BA.2.86 来说，这导致尖峰蛋白（SARS-CoV-2 表面的一种蛋白质，可使其附着在我们的细胞上）发生了30 多种变异。全球范围内发生的大量感染为病毒的重大进化创造了条件。SARS-CoV-2 的变异率仍然很高。因此，JN.1 本身已经在快速变异和进化。JN.1 与其他变体有何不同？BA.2.86 和现在的 JN.1 在实验室研究中有两种独特的表现。第一个问题与病毒如何逃避免疫有关。JN.1 的尖峰蛋白继承了30 多种突变。它还获得了一种新的突变，即L455S，这种突变进一步降低了抗体（免疫系统保护性反应的一部分）与病毒结合并防止感染的能力。其次是 JN.1进入细胞并在细胞中复制的方式发生了变化。在不深入研究分子细节的情况下，最近来自美国和欧洲的实验室研究发现，BA.2.86从肺部进入细胞的方式与三角型等前微粒体变体相似。然而，相比之下，澳大利亚科比研究所（Kirby Institute）使用不同技术进行的初步研究发现，BA.2.86的复制特性更符合omicron系。进一步研究解决这些不同的细胞进入发现非常重要，因为这对病毒可能喜欢在体内的哪个部位复制有影响，从而可能影响疾病的严重程度和传播。无论如何，这些研究结果表明，JN.1（以及整个 SARS-CoV-2）不仅可以绕过我们的免疫系统，而且正在寻找新的方法来感染细胞并有效传播。我们需要进一步研究这种情况在人体内的表现及其对临床结果的影响。JN.1 有一些区别于其他变体的特点：症状是否更严重？BA.2.86 的阶跃式进化与 JN.1 的免疫吞噬特征相结合，使该病毒的全球增长优势远远超过了我们在 2023 年面临的以 XBB.1 为基础的品系。尽管存在这些特征，但有证据表明我们的适应性免疫系统仍能有效识别和应对 BA.286 和 JN.1。最新的单价疫苗、检测和治疗方法对 JN.1仍然有效。"严重性"有两个要素：一是病毒"本质上"更严重（在没有任何免疫力的情况下，感染后病情更严重）；二是病毒的传播力更强，仅仅因为感染的人更多，就会造成更严重的疾病和死亡。JN.1 的情况无疑是后者。下一步怎么办？我们根本不知道这种病毒是否正处于成为"下一个普通感冒"的进化轨道上，也不知道这个时间框架可能是什么。虽然研究四种历史性冠状病毒的发展轨迹可以让我们窥见未来的方向，但这只是其中一种可能的途径。JN.1 的出现突出表明，我们正在经历一场持续的 COVID 流行病，这似乎是可预见的未来的发展方向。我们现在正处于一个新的大流行病阶段：后紧急状态。然而，无论是急性感染还是长期感染，COVID 仍然是对全球造成危害的主要传染病。在社会和个人层面，我们需要重新思考接受一波又一波感染的风险。总之，这凸显了采取综合战略减少 COVID 传播和影响的重要性，同时尽量减少强制措施（如清洁室内空气干预措施）。建议人们继续采取积极措施保护自己和周围的人。为了更好地防备新出现的流行病威胁，更好地应对当前的流行病威胁，我们必须继续开展全球监测。中低收入国家的代表性较低是一个令人担忧的盲点。加强研究也至关重要。撰稿人：Suman Majumdar - 伯纳特研究所 COVID 和卫生紧急情况副教授兼首席卫生官Brendan Crabb - 伯纳特研究所所长兼首席执行官Emma Pakula - 伯纳特研究所高级研究与政策官员Stuart Turville - 悉尼新南威尔士大学柯比研究所免疫病毒学和发病机制项目副教授编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：