盘点2017年能源界的12大逆天黑科技！【社区早报】

1、全智能油气开发“杀手锏”

技术突破：提高单井产量60%

主要研究者：中国石化西南石油局

成熟期：正在投入使用

黑科技指数：★★★☆☆

中国石化西南石油局自主研发的“全智能”水平井分段压裂工具“井下全通径无级滑套系统”，经较大规模工业化应用，创油管不动管柱分段压裂级数最多世界纪录；跟常规技术相比，平均单井产气量提高了60%，施工时间缩短近40%，成本节约50%以上。堪称低渗致密油气藏高效开发的杀手锏。

中国石化西南石油局局长甘振维表示，当今世界油气开发领域，“好吃的肥肉越来越少”，待开发资源越来越集中于深海、山地等复杂环境，以及低渗致密油气藏、煤层气、页岩气等存储方式，开发技术也越来越依赖水平井、分段压裂等超常规手段。

他介绍，“井下全通径无级滑套系统”可根据地下油气藏情况，实施“无限级”精细分段，打通无数个油气通道，以最大限度释放地下油气产能，实现高产、稳产；采用全通径无级滑套，为后期维护和作业提供了极大方便；单段可开关，有效避免了出水对油气开采的影响；施工管柱和油气井生产管柱一体化，施工完成后可直接投产，降本省时。这四大创新，得益于其“全智能”设计：施工过程中，通过钥匙和滑套的编码智能匹配，无需人为干预，应该开的“绝不放过”，不该开的“一笑而过”，实现了无限级和唯一性的完美结合。

业界专家认为，该系统可广泛用于油气井生产管理，在堵水、调剖和产能测试等方面应用前景尤为广阔。

2、新型超级电容器

技术突破：能量存储密度高了30倍

主要研究者：澳大利亚墨尔本RMIT大学

成熟期：未知

黑科技指数：★★★★☆

受大自然的启发，来自澳大利亚墨尔本RMIT大学的研究人员成功改进了存储太阳能的电容器结构，他们设计出了一种新型电极，与现有超级电容器集成时，可以将目前最先进的基于超级电容器的太阳能存储密度提高30倍。受蕨叶分形结构的启发，研究人员利用激光在石墨烯电极上蚀刻出重复结构，得到一种全新的超级电容器。这种结构的能量存储密度比传统结构高30倍，可以显著提升太阳能的应用前景，特别是太阳能薄膜类产品的性能。

超级电容器适用于高电流及短时间内频繁的充放电循环，尤其适合于太阳能应用。这也是为什么太阳能行业对超级电容器有很大的兴趣。然而，超级电容器太阳能系统还停留在实验室阶段，原因在于超级电容器的能量储存密度不高，仅有约3×10-3 Whcm-3。

3、ST40核聚变反应堆

技术突破：创造出1500万摄氏度（2700万华氏度）的等离子体

主要研究者：英国Tokamak Enregy 能源公司

成熟期：2030年实现并网发电

黑科技指数：★★★★☆

聚变堆叫做ST40，由世界领先的私人聚变能源公司Tokamak Energy建造。该公司成立于2009年，公司目标是设计开发小型聚变反应堆，希望在2030年前实现并网发电。

既然ST40已经开始运行，下一阶段公司将委托安装达到聚变温度所需的整套电磁线圈。ST40创造出1500万摄氏度（2700万华氏度）的等离子体——与太阳中心温度相当。

到2018年，ST40将产生1亿摄氏度（1.8亿华氏度）的等离子体，对于私人公司的聚变反应堆而言，这是又一项创纪录的成绩。该温度阈值很重要，因为它是实现可控核聚变反应所需的最低温度。如果ST40取得成功，那么它将证明，其新颖的设计可以实现聚变能源的商业发电。

4、人造太阳

技术突破：探索太阳能制氢新路径

主要研究者：德国国家航空航天研究中心（DLR）

成熟期：10年内

黑科技指数：★★★☆☆

世界上最大的“人造太阳”已经开始发光发热了。科学家们搭建了一堵由100多盏短弧氙气灯组成的巨型蜂窝状墙，希望借此找到一种更有效的方法来获取氢气，为工业用氢和氢气制取开辟新道路。

由149盏短弧氙气灯组成的Synlight系统已于2017年3月23日正式启动测试。这堵近14米高、16米宽的“灯墙”，灯光投射到20x20厘米的聚焦平面上，产生的辐射强度是太阳光照射同等面积的1万倍，温度最高可达3000摄氏度，大约是高炉温度的2到3倍，功率达350千瓦。

研究人员表示，极高的温度是使用太阳能生产氢燃料过程中的必要条件。搭建Synlight系统的目的，是为了探索开发出利用太阳光生产氢气的最佳装置。这个“人造太阳”可以制造出水蒸气，而水可以被分解成氢气和氧气。氢气可以被制成不含二氧化碳的清洁能源，为汽车、飞机等提供动力。

但是该研究中心的最终目的还是实现利用自然光制氢。据《卫报》报道，目前Synlight系统的使用花费巨大——运作四小时所消耗的电力相当于一个四口之家一年的消耗量。研究人员希望这一模拟器能够为太阳能燃料制造带来更快的进展。

5、超级计算机发现更多的“光阳极”催化剂

技术突破：助推太阳能燃料大规模生产

主要研究者：美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室和加州理工学院

成熟期：未知

黑科技指数：★★☆☆☆

长久以来，已知可以用于生产太阳能燃料的催化剂只有 16 种。来自美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室（Lawrence Berkeley National Laboratory）和加州理工学院的研究人员利用超级计算机采用了全新的方法，在两年内便新发现了 12 种催化剂，大大推进了太阳能燃料的研究进程。

那么问题来了，我们已经拥有相当高效的太阳能电池了，可以直接把太阳能转化为电力。为什么科学家们还在研究把太阳能转化为燃料的技术呢？答案是：纵使太阳能电池的效率再高，人类也离不开燃料。

科学家们首先测试了材料吸收光线的性能，之后，对可以高效吸收阳光的材料进一步测试其生产太阳能燃料的能力。他们借鉴制药公司的做法，设计了一台“高通量”光化学测试设备。

所谓的“高通量”实验，指的是快速对大量的材料进行测试。他们发明的设备可以以高于传统实验方法100到1000倍的速度，测试材料在阳光的辐射下，将水分解成氢气和氧气的能力。最终，他们验证出12种光阳极材料，这几乎让人类已知的光阳极材料数量翻倍。

利用该研究的结果，世界各地的科学家可以进一步对这些新材料进行测试，从而能够找出让其大规模工业应用生产太阳能燃料的技术方案。或者参照他们的“理论计算+实验验证”的模式，进一步发现更多的材料，共同为人类的清洁未来努力。

6、二氧化碳捕获加工设备

技术突破：二氧化碳回收利用

主要研究者：瑞士公司Clmeworks

成熟期：正在投入使用

黑科技指数：★★★☆☆

进入大气中的二氧化碳越来越多，导致全球气候变暖，这是一个让人不安的事实。全世界都在倡导低碳生活，但是，很多做法都仅仅是减少二氧化碳的排放，其结果是：空气中的二氧化碳含量依然在增加。

有没有办法直接把空气中的二氧化碳减少呢？答案是肯定的。

瑞士公司Climeworks正在干的，就是这件事。这是一个初创公司，由工程师Christoph Gebald和Jan Wurzbacher创建。他们的做法就是：建造直接二氧化碳捕获设备，把空气中的二氧化碳汇集起来作为商品销售。

这是世界上第一个商业化工厂，每年可以从地球大气中过滤约900吨二氧化碳，并把它们制作成浓缩的二氧化碳卖钱。

整个装置的核心之处，就在于：空气在通过风扇过滤器时，二氧化碳被分离出来，并收集在特殊的容器里，经过加热，浓缩二氧化碳形成。据说，过滤器可以重复使用数千次，大大降低了成本。

碳捕捉是一个直接利用大气中二氧化碳的方法，目前大的石油公司也在进行这方面的探索。比如中国石油，现在每年捕捉25万吨二氧化碳，利用捕捉到的二氧化碳驱油，然后直接将其封存在地下。

7、电动百叶窗

技术突破：太阳能发电

主要研究者：乌克兰公司

成熟期：正在投入使用

黑科技指数：★☆☆☆☆

乌克兰一家公司开发了一款叫“SolarGaps”的电动百叶窗，这款百叶窗可全天候追踪太阳在天空中的角度，安装方便，还可以节约你70%的电费,为家庭或办公室生产清洁的电力。

对于那些不能或不想在屋顶安装太阳能的人，或者谁想要通过窗户得到太阳能来抵消一些电力，这可能是一个简单而有最佳的DIY解决方案。

SolarGaps智能太阳能百叶窗可以安装在窗户内部或外部，可以自动跟踪机构以遵循太阳的位置可调整百叶窗的角度。百叶窗由SunPower太阳能电池制造，其使用寿命为25年，其生成的电能可以直接使用或存储在家用电池系统中，以便在停电之时，应急使用。

8、尾气过滤装置Kaalink

技术突破：将尾气变成墨水

主要研究者：Graviky Labs （印度公司）

成熟期：正在投入使用

黑科技指数：★★☆☆☆

来自印度的Anirudh Sharma学霸，作为Graviky Labs 创始人，花了几年的时间带着团队，研发出了一款神奇的设备，这个东西就可以把废弃的尾气变成墨水，Kaalink 其实就是一个过滤的装置，而它制造的原理是：它内部的过滤转化装置会留下多余的碳元素和有毒物质，把清洁无害的气体排出的同时，将污染的原碳、废气和烟灰进行纯化处理，转化为相对安全的碳元素。经过多年的技术迭代，这些墨水已经可以用作马克笔、油画的颜料、网板印染油墨。

9、发电无人机

技术突破：不能发电的无人机不是好风筝

主要研究者：瑞士科技公司Twingtec

成熟期：正在投入使用

黑科技指数：★★☆☆☆

瑞士科技公司 Twingtec 创造了一款名叫 twing 的无人机，它抹平了风筝和无人机的界限。说是无人机，它的飞行可没有那么自由，需要用 300 米的绳索来链接，看起来又有点像风筝了。不过这个风筝并不是用来玩耍的，是为了获取风力来发电。twing 无人机在设计的过程中借鉴了风筝的原理，通过一个被称为 TT100 的传输系统连接到地面。这个链接绳一方面是让风筝有足够高的飞行高度，一方面将转化的电力并网输出。

其实“风筝发电”的概念最早由美国科学家劳埃德于上世纪 80 年代提出来的。其原理简单来说就是，当筝面垂直于气流时，拉力拖动绳索驱动地面上的卷扬机做功发电；当筝面平行于气流时，卷扬机倒转拉回风筝，由此风筝反复做功发电。在可再生能源发电里，风能的转化效应最高，风速越高风电场就能收获越多的能量。风能与风速的 3 次方成正比，就是说风速加倍，风能大 8 倍。一项研究显示，全世界只需要大约 4 百万个风车，就能根本解决能源问题。

10、海浪发电系统

技术突破：发电不用煤，全靠浪

主要研究者：卡内基波浪能公司

成熟期：正在投入使用

黑科技指数：★★☆☆☆

日前来自澳大利亚的卡内基波浪能公司（Carnegie Wave Energy），计划在英国开建波浪能发电厂，项目名为“CETO 6”，以希腊神话中海神的名字命名。卡内基波浪能公司拥有一套名为CETO的核心专利技术，使用该技术的设备与其他波浪能设备有所不同，该装置的核心，是在水下25-50米处安装一种浮力促动器，在海面上完全看不到设备的存在，因此避免了风暴的侵袭，更不会招来旅游和环保人士的非议，当海水发生波动时就会带动水下的浮力促动器，浮力促动器又带动海床上铺设的高压水管里的海水运动，之后海水驱动涡轮泵旋转产生电能，同时CETO波浪能发电装置会将利用的海水转换为可饮用的淡水，从而一举两得。卡内基波浪能公司为此项技术的研究已投入1.4亿美元，并还在不断完善优化中。英国的并网式波浪能发电厂预计于2020年完成15个1兆瓦波浪能转换装置的安装，届时将能满足6000户家庭的用电需求。澳大利亚也已经修建了一座波浪能发电站，该发电站是全球首个可并入到城市电网的并网式波浪能发电站。

11、可植入身体的电池

技术突破：生物相容性极高

主要研究者：复旦大学

成熟期：未知

黑科技指数：★★★★★

泄漏的电池可能会腐蚀电子部件的内部，有时会导致无法弥补的损坏。复旦大学科学家已经开发出一种适用于植入式装置的薄型柔性电池，取缔了危险的化学物质，并将其与生物相容的液体取代。

这种弯曲的电池使用了一种盐水溶液——钠基液体，另一种是使用细胞培养，它可能会改变可穿戴设备的功能和我们的认知。

复旦大学的研究员王永刚认为：“现有的医用植入物中使用的锂离子电池通常都是刚性的。而没有被广泛使用的柔性电池则都是基于易燃的有机或腐蚀性电解质，对穿戴设备的生物相容性很差，更不用说植入了”。

对可穿戴和可植入设备（例如手镯、传感器和电子药片）的需求让研究人员有了新的思路，创建微型电池来为其供电，需要突破的就是消除腐蚀性电解质。研究团队交换了完全生物相容的钠基液体的腐蚀性化学品。

该团队已经制作了两种类型的电池。一种选择是使用生理盐水溶；另一种方法是使用含有氨基酸、糖和维生素的细胞培养基，模拟人体周围的流体。两种电池类型在电池容量和功率上表现优于大多数锂离子电池。在测试期间，科学家还注意到一个有趣的副反应。碳纳米管骨架加速溶解氧转化为氢氧根离子。虽然这是一个破坏电池有效性的过程，但它是完美的癌症抑制治疗。这个观察令人兴奋，但是它将需要更多的跨学科研究来证实这是治疗癌症的可行性方案。

12、细菌电池

技术突破：用“痰”发电

主要研究者：纽约滨汉姆顿大学

成熟期：未知

黑科技指数：★★★★☆

纽约滨汉姆顿大学的科学家发表在《先进材料技术》上的论文后，那种又恶心又酷炫的图景立刻从我的脑洞里开始脑补出来。滨汉姆顿大学的研究者们认为，这个痰发电的电池可以用在妊娠试验、艾滋病毒检测、葡萄糖检测仪和其它重要医疗器械的电源。

这款电池的优点在于，用少量的纸、碳和印刷蜡就可以轻松量产。电池包括专门的细菌细胞，成为外电极，可以获取外部电子。同时，可以根据所在地理位置的环境来决定其干湿程度，保持使用寿命。

说到底，其实这就是有将近一百年研究历史的“细菌发电”，原理是让细菌在电池组里分解分子，以释放出电子向阳极运动产生电能。在细菌发电期间，还要往电池里不断充入空气，用以搅拌细菌培养液和氧化物质的混合物。【来源：搜狐】
更多资讯详见：360社区早报（2018-1-1）