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出版者:

作者:Harper, Gavin

出品人:

页数:128

译者:

出版时间:2008-10

价格:$ 42.88

装帧:

isbn号码:9781847970602

丛书系列:

图书标签:

• xl
• architecture
• 太阳能
• 家用太阳能
• 太阳能发电
• 可再生能源
• 能源效率
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• 可持续发展
• 能源政策
• 屋顶太阳能
• 太阳能技术

《光之采摘：非凡的能源革命》 引言 我们正站在一个划时代的门槛。长久以来，人类文明的火种，无论是温暖的炉火，还是驱动机器的轰鸣，都依赖于那些埋藏在地底、历经亿万年积淀的有限资源。然而，一种更为纯净、更为慷慨的馈赠，一直不曾停止向我们慷慨地倾洒，它就是阳光。这本书，并非关于你家中屋顶上那些熟悉的板片，也并非仅仅聚焦于我们对太阳能的日常应用。它是一次深入的探索，一次对光能潜力的全方位审视，一次对人类如何从根本上重塑能源格局的思考。我们将目光投向那些令人惊叹的创新，那些超越了我们对“太阳能”固有认知的奇思妙想，以及那些正在悄然改变世界能源轨迹的宏大愿景。 第一章：光的艺术与科学——超越传统的想象 长久以来，太阳能给人的印象大多是平淡无奇的太阳能板，它们默默地工作，将阳光转化为电能。但光的本质远不止于此。光，作为一种最基本的能量形式，其光谱蕴含着无限的可能性。本书将首先带你走进光的微观世界，了解光子如何携带能量，以及不同波长的光所能承载的独特信息和力量。我们将探讨那些被忽视的光谱，例如红外线和紫外线，它们并非只是加热或晒黑的源头，而是蕴藏着尚未被充分开发的能量宝库。 1.1 光谱的低语：被遗忘的能量频段 你是否知道，我们日常见到的太阳能板主要捕获的是可见光？这意味着，太阳能的大部分潜能，例如用于工业加热的红外线，以及用于某些特定生物过程的紫外线，都被白白浪费了。本书将深入研究如何设计更具智慧的光能转换材料，它们能够同时捕捉和利用更宽广的光谱范围。想象一下，能够从同一束阳光中同时获取电力、热量，甚至驱动化学反应，这不再是科幻，而是正在发生的科学突破。我们将介绍一些前沿的纳米材料和量子点技术，它们能够“调谐”到特定的光谱，实现能量的高效捕获和转换。 1.2 光的形态学：从平面到三维的革命 传统的太阳能电池多以平面形式存在，受限于表面积。然而，自然界中的植物叶片，却以其精妙的三维结构，最大化地吸收阳光。本书将探讨如何模仿自然的智慧，设计出具有复杂三维结构的太阳能捕获装置。例如，模仿叶脉纹理的微纳结构，能够增加表面积，同时引导光线进行多次反射和吸收，显著提升能量转化效率。我们将介绍3D打印技术如何赋能这种革命性的设计，使得原本复杂且昂贵的制造过程变得触手可及。 1.3 生物光合作用的启示：液态太阳能与人造叶片 生物的光合作用是地球上最古老、最高效的能量转化过程之一。植物能够将阳光、水和二氧化碳转化为能量和有机物，为整个生态系统提供动力。本书将深入研究人类如何从植物的光合作用中汲取灵感，发展出“人造叶片”技术。这些技术不再依赖于传统的半导体材料，而是利用仿生催化剂，在常温常压下，利用阳光将水分解为氢气和氧气，或者将二氧化碳转化为有用的化学燃料。你将了解到，液态太阳能——将太阳能转化为可储存、可运输的液态燃料——正成为能源领域一个激动人心的新方向。 第二章：流动的能量——超越固定边界的太阳能 太阳能最显著的特点之一是其普遍存在性，但其瞬时性和地理分布的不均性也带来了挑战。传统的解决方案是将电能存储起来，但这往往伴随着效率损失和成本问题。本书将跳出“储存”的思维定势，探讨如何让太阳能“流动”起来，实现更灵活、更普适的能源供应。 2.1 能量的“活水”：光驱动的化学合成与燃料生成 除了直接发电，太阳能还可以成为驱动化学反应的强大动力。本书将详细介绍如何利用太阳能作为“催化剂”，直接合成有用的化学物质，例如用于化肥生产的氨，或者用于制造塑料的单体。更进一步，我们将深入探讨“太阳能燃料”的概念。通过光催化分解水产生氢气，或者通过光还原二氧化碳产生甲醇、甲烷等，这些燃料可以像传统的化石燃料一样储存和运输，从而解决了太阳能的时空限制。想象一下，你的汽车不再需要插电，而是可以像今天的加油一样，通过“加太阳能燃料”来补充能量。 2.2 光线的“穿越”：无线能量传输与智能电网 想象一下，光线不再仅仅是我们看到的可见光，而是可以被定向、被控制，用于传输能量。本书将探讨光驱动的无线能量传输技术，虽然目前尚处于早期阶段，但其潜力巨大。未来的城市，或许可以通过定向的激光束，为无人机、电动汽车甚至偏远地区的设备提供能源，而无需任何物理连接。同时，我们也将讨论光能在构建高度智能化的电网中的作用，如何利用光信号进行高速通信和数据传输，实现能源的实时调度和优化。 2.3 汇聚与分散：多尺度太阳能收集网络 大自然的能量分配并非总是集中式的。本书将探索构建一个由多种规模的太阳能收集单元组成的分布式网络。从宏观的巨型太阳能聚焦阵列，到微观的集成在建筑材料中的光伏涂层，再到纳米级别的生物传感器，我们将看到一个多层次、多功能的太阳能收集体系如何运作。这种分散式的能源收集方式，不仅能够提高能源的可靠性，降低对单一能源供应的依赖，还能将能源生产与消费更加紧密地结合起来。 第三章：智能的太阳——与自然和谐共生的未来 太阳能的未来，不仅仅是技术的突破，更是与我们生存环境的和谐统一。本书将展望一个更加智能、更加生态的太阳能应用时代，在这个时代，能源不再是孤立的工业产物，而是与自然生命系统深度融合。 3.1 仿生设计与自我修复：未来的能源“生态系统” 自然界中最优秀的工程师是生命本身。本书将探讨如何从生物体的结构、功能和生长模式中汲取灵感，设计出更高效、更持久的太阳能转化装置。例如，模仿蝴蝶翅膀的超疏水涂层，可以保持太阳能板的清洁，减少维护成本；模仿植物根系的吸水结构，可以在干燥地区实现高效的水收集和利用，为光解水提供原料。我们甚至可以设想，未来的太阳能装置将具备某种程度的“自我修复”能力，延长其使用寿命，减少资源浪费。 3.2 光能与生物圈的对话：环境监测与生态修复 太阳能不仅仅是为人类提供能源，它也可以成为我们观察和改善地球环境的工具。本书将介绍如何利用集成太阳能传感器的设备，对空气质量、水体污染、植被健康状况等进行实时监测。这些传感器能够利用太阳能供电，并在不易到达的区域部署。更进一步，我们还可以设想，利用光能驱动的生物反应器，用于处理工业废水、降解塑料垃圾，或者加速农作物的生长，将太阳能的应用范畴扩展到环境治理和生态修复的领域。 3.3 能源的“去中心化”革命：赋能社区与个体 当太阳能变得更加高效、更加易得，能源的生产和消费将不再局限于大型发电厂。本书将探讨“去中心化”能源体系的兴起，每个家庭、每个社区都可能成为能源的生产者和管理者。智能电网将允许这些微小的能源节点相互连接、交易，形成一个更加弹性和自主的能源网络。这将极大地赋能社区，尤其是在偏远地区，为当地居民提供稳定、可靠且负担得起的能源，推动区域经济和社会发展。 结论：光的无限可能，与我们共创的未来 《光之采摘：非凡的能源革命》旨在开启一场思维的革命。它邀请您超越对太阳能的传统认知，去探索其蕴藏的无限可能。从基础科学的微观奥秘，到宏伟工程的创新实践，再到与自然和谐共生的生态愿景，本书将为您描绘一幅激动人心的未来图景。我们不再是仅仅被动地接受太阳的馈赠，而是积极地成为光的采摘者，用智慧和创新，将这股来自宇宙最古老、最强大的能量，转化为驱动人类文明持续进步、迈向更加可持续未来的强大动力。这不是一本关于“做什么”的书，而是一次关于“能做什么”的深度对话，一次对人类创造力和适应力最宏大的赞歌。光的革命，已然拉开序幕。

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