研究论文介绍

越热越环保的太阳能空调

本文来自Chem-Station日文版 暑いほどエコな太陽熱冷房  (Nature digest 5月刊)翻译投稿作者:张美旭

 

尽管运需要消耗大量的能,可人们对的需求仍在增多。据专家预测,空的耗量到2100止会达到200030倍以上。这样利用致炎太阳”的空了当今的焦点。

 

在酷暑中人凉爽的太阳能空

黄金周一过,已是初夏。气温渐渐升高,偶尔也出现让人出汗的炎热天气。在夏天不可没有的就是空调(冷空调)了。据联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)预测,空调的耗电量到2100年为止会达到2000年水准的30倍以上。可不管开发什么样的节能设备,很多国家仍然对非主流的空调需求有着持续增长。

因此,这期特集我们决定介绍一篇关于“太阳能空调”这个名字看似矛盾的文章。
两种制冷方式:电能(传统的空调)和太阳热(太阳能空调)

大家知道空调是利用了蒸发热而制冷的。其原理是,用膨胀阀把高压的液体制冷剂送入空间增大的蒸发器中,从而使得制冷剂的压力与温度急剧下降。变成低温的制冷剂吸收室内及其空气中的热量而蒸发,冷空气便可以在整个建筑物内循环了。之后,再通过压缩机把低压的气体制冷剂压缩成高温高压的气体制冷剂,然后在冷凝器中释放热量变成液体,又回到了膨胀阀处。虽然这种制冷效率很好,但运转压缩机却需要消耗大量的电能。
由此,不需使用压缩机,仅仅利用太阳能加热的“太阳能空调”就出现了。其实它的结构也算不上是新科技。近年来随着大家对环境的关心,以及伴之而来的对高效率集热器的不断改良使得它们的开发与商品化成为可能。不过需要改进的地方还有很多。在这篇文章里也阐述了“太阳能空调”的现状与开发状况。

 

也许大家感受不到冷暖空调设备齐全的现状,举个例子也许会明白。比如即使在大学里电能使用量也成了问题,每年夏天都要实施节能对策。虽然有必要考虑对环境的影响,但电能价格的高涨已让人们无钱承受了。就这一点来说,减少电能使用量的这些技术就显得非常重要了,而似乎初期投资就能立刻得到回报的高效率太阳能空调的开发受到了期待。

 

参考文献

Xiaozhi Lim Nature542,23–24(02 February 2017)doi:10.1038/542023a

 

成功合成三角烯triangulene

也许你以为这是关于有机合成的一篇文章,实际上这里的合成是指单分子水平上的合成。之前Chem-Station也已经介绍过用显微镜可以越来越精细地观察并确定一个分子结构的报道。

  • 用显微镜能看到有机分子的形状!(2009年)
  • 用显微镜能确定有机化合物的结构!(2010年)

这些是来自IBM公司研究人员们的研究成果,是根据将扫描电子显微镜的探针顶端附着单个一氧化碳(CO)分子就能高解像度地看到分子形状这个事实而发展起来的。之后,也用此方法进行了单分子化学反应(其他研究人员)[1],合成出化学反应中的不稳定中间体[2]。

本篇文章是继那不稳定中间体合成报道之后的续篇,而这次要介绍的分子就是题目中提到的三角烯。通常,平面型碳氢化合物的双自由基分子容易被氧化而无法分离得到。2001年,通过采用大的取代基导入三角烯作为保护基的方式,第一次成功确认了它的双自由基状态[3]。这次,设置了短针,从前体中用电压脉冲将两个氢去掉,结果直接看到了分子,第一次成功合成了没有取代基的三角烯。

A.三角烯。 B. 取代基保护的三角烯衍生物。C. 此次得到的画像([4])

 

这篇文章里也介绍了它的细节与今后的展望。虽然此研究易懂有趣,如梦幻般,但因它需要高价的扫描电子显微镜以及一些特殊设备,从而使得部分研究者近几年可能会在这个领域独占主导地位。

 

参考文献

  1. deOteyza, D. G.; Gorman, P.; Chen, Y. C.; Wickenburg, S.; Riss, A.; Mowbray, D. J.; Etkin, G.; Pedramrazi, Z.; Tsai, H. Z.; Rubio, A.; Crommie, M. F.; Fischer, F. R. Science2013, 340, DOI: 10.1126/science.1238187
  2. Pavliček, N.; Schuler, B.; Collazos, S.; Moll, N.; Pérez, D.; Guitián, E.; Meyer, G.; Peña, D.; Gross, L. Nature Chemistry2015, 7, 623. DOI: 10.1038/nchem.2300
  3. Inoue, J.; Fukui, K.; Kubo, T.; Nakazawa, S.; Sato, K.; Shiomi, D.; Morita, Y.; Yamamoto, K.; Takui, T.; Nakasuji, K. J. Am. Chem. Soc.2001, 123 (50), 12702–12703. DOI: 10.1021/ja016751y 
  4. Pavliček, N.; Mistry, A.; Majzik, Z.; Moll, N.; Meyer, G.; Fox, D. J.; Gross, L. Nat Nanotechnol2017, 12, 308–311. DOI: 10.1038/nnano.2016.305 

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Peng Li

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