我们周围的表面。流程和交互发生在这些表面影响我们生活的许多方面。即使在战斗的宏观现象,比如气候变化和可持续能源系统中,表面性质和过程发生在宏观和纳米尺度上,都可以发挥重要作用。
能源系统包括所有组件等主要能源的化石燃料和水大坝,通过采集、转换、传输、存储和最终使用的能量。它还包括废物和污染物从系统和法规,税收和法律方面促进或de-promote期望/不良反应。
表面科学是一种使能技术在许多领域和能源也不例外。努力向更可持续的能源系统,表面性质和交互,和反应发生在表面,可发挥关键的作用。的例子出现在生产、存储和使用能源,减少对环境有害的气体和减少气候影响有限2发射。
可再生能源是一个强制性的组件在一个可持续的能源系统。这样的一个关键来源是太阳。的太阳能可以收获,例如,通过光伏电能生产。在这些应用程序中,光学元件的表面性质和条件是至关重要的为获得最佳性能,而且可以针对具有特殊的光学性质,为太阳能电池是很重要的。
另一个例子是催化和照片,electrocatalytic过程代的燃料,例如生物燃料生产和炼油和生产氢。在光催化制氢,仍然主要在研究层面上,太阳能光子激发电子的表面区域光催化剂,然后让水分子的离解氢(H2)和阿2。氢能源存储介质,可以成为以后被用于转换电力(见下文)。
能量以电能的形式,也可以生产的燃料电池与氢作为能量来源。这个过程是非常取决于表面性质,因为只有一些表面可以转化为化学能存储在H2为电能的过程,本质上是上述过程的逆向H2生产。
表面为建筑材料在能源系统也很重要。一个明显的例子是,材料需要耐腐蚀的,有时苛刻,环境能源系统组件。腐蚀和腐蚀抑制剂是典型的表面现象。另一个例子是结冰的问题风车。然后希望表面,设备或不形成冰涂料。防冰表面是一个典型的表面科学问题,相关的表面性质,如(超级)疏水性和亲水性和水/冰成核的表面。又一个相关材料和表面科学是摩擦学能源设备的运动部件,如涡轮机,活塞和活塞环,轮子飞。润滑、摩擦磨损表面的现象在摩擦学和表面科学主要的贡献的科学和工程领域。
等一些可再生能源的可用性,辐射来自太阳,风,整整一天,波动能量储存是一个可持续的能源系统的一个重要组成部分。能量储存也是越来越重要的支持从化石动力车辆转向如电力或氢动力的。
表面功能在电子存储如设备等。电池和超级电容器。储氢,这也正如我们上面提到的是能源存储介质,包括典型的表面性质,如吸附、解吸和扩散。燃料电池,电力转换器的燃料,涉及许多基本表面吸附等步骤,表面解离和解吸。
可以执行存储太阳能的电池也将太阳辐射转化为燃料的光催化过程。光催化是一种自己的表面科学领域涉及光在表面的吸收和光子转化为热载流子可以帮助生产燃料,例如,把水分解成氢气和氧气。
在化石燃料汽车有限公司三个主要污染物,碳氢化合物和氮氧化合物。异构催化领域的这些排放减少了所谓的三效催化转换器。这种发展,表面科学发挥了主要作用,发生了超过半个世纪。大幅减少环境污染通过转换有限公司有限公司2碳氢化合物,有限公司2和水和氮氧化合物N2在支持催化剂主要组成的多孔陶瓷和活跃的纳米贵金属催化剂支持(Pt、猕猴、Pd、…)
表面科学climate-influencing技术也很重要,可以帮助我们除去碳素工业和减少排放的CO2到大气中。公司的主要来源2排放是交通部门,由于其总对化石燃料的依赖,而且电力生产煤炭或天然气驱动电厂是一个很大的因素是钢铁和水泥的生产。
一个具体的例子,说明表面科学发挥作用是CCS,碳捕获和储存。在这种技术有限公司2捕获、运输和存储、表面性质和表面相互作用可以扮演一个角色在捕获步骤和存储的步骤。在第一步中,通过如涉及表面吸附在定制有限公司2吸附剂材料,这是一种方法来捕捉有限公司2[1]。在存储步骤中,存储站点的表面性质是很重要的。最后一种方式存储捕获的有限公司2是陷阱等地质构造的内心深处盐碱含水层枯竭的石油和天然气储层,和网站的存储容量取决于的毛细管压力密封摇滚[2]。其他更未来企图侵占捕获和存储技术有限公司2有用的燃料利用太阳能光和催化剂——典型的表面现象。
Bengt Kasemo Q-Sense AB的共同创始人之一,1996年的董事会Q-Sense Biolin科学AB好几年了。雷竞技苹果版本雷竞技rayappKasemo教授的研究项目集中在表面科学、bio-interfaces,生物材料,催化,纳米技术,传感器和科学仪器,纳米毒理学和nanosafety以及可持续能源。
