目前，全球绿色能源发展如火如荼，哪些领域具有更好的发展潜力?哪些新兴技术需要密切关注?近日，美国化学文摘社(CAS)根据该社期刊发表的文献进行汇总分析，提出了五大需要密切关注的新兴领域。
CAS表示，2018年至2022年，绿色能源领域出现了几种存在潜在未来机遇的细分领域。根据文献热度，具有最强增长趋势的五大领域是电池、氢能、太阳能电池、新材料和光热能源。
新型电池将解决安全问题
CAS表示，电池领域是绿色能源研究的最大热点。其中，锂离子电池因其高能量密度已被用作便携式设备和新能源汽车的常用电池，而铅酸电池则仍常用于便携式和固定式电力存储。然而，锂离子电池存在安全问题，尤其是存在火灾隐患，而铅酸电池则有明显的毒性。目前，研究人员仍在寻找其他更安全的储电方式。
CAS表示，目前值得注意的是两种新型电池。水基锌离子电池是铅酸电池的潜在替代品。此类电池于2018年由美国马里兰大学研制成功，随后，各国研究者开始争相对其展开研究。这种电池更环保，且价格低、无毒，正在被研究作为铅酸电池的替代品。
另一项重要的研究领域是固态锂离子电池。现存的锂离子电池降解快，有火灾隐患且毒性高。然而，由于其充电速度快且易于制造，仍被广泛使用。目前的研究显示，固态锂离子电池的充放电速度可达锂离子电池的数倍，还可容纳更多电量。
CAS表示，未来，这些新型电池的成功开发将使整个电池行业更加安全。固态锂电池不仅减少了火灾隐患，而且不使用液态电解质，整体污染也将减少。
制储氢呼唤飞跃性技术
CAS表示，氢已成为一种颇有前景的化石燃料替代品，在很多能源相关领域更加适用，但氢仍然面临储存和生产的难题。
液氢被认为是储存氢最有效的方法，研究人员正在寻找利用液氢的新方法，如果利用得当，液氢储存可实现新型燃料电池驱动汽车，并降低石油精炼、化肥生产等方面的成本。
使用异质结光催化剂进行水分解则是制氢方面的最新研究方向，也是潜在的飞跃性技术。CAS介绍，光催化剂作用下，只需利用水和阳光即可产生氢气。但由于效率低和不合适的能带位置，主要的挑战在于找到或开发这些催化剂。一旦克服了这些障碍，便有望降低氢的成本，从而使其成为首选燃料来源。
太阳能电池寻求降本增效
CAS表示，太阳能电池在学术界和商业上都受到越来越多的关注。随着众多行业都在寻求更可持续的方案，太阳能电池的降本增效研究正在增多。因此，有两种太阳能电池研究正在受到关注。
首先是太阳能电池的非富勒烯受体。CAS介绍，有机太阳能电池的性能已有所提高，但最常用的富勒烯受体太阳能电池的替代品已在开发。这些非富勒烯受体具有更多的可调特性、更高的热稳定性和光化学稳定性，并可以延长设备寿命。这将带来更稳定、更持久、更便宜的太阳能电池。
另外的热点则是稳定的钙钛矿太阳能电池。据文献报道，这些易于制造、低成本的钙钛矿太阳能电池具有最高的能效，只是目前使用的材料并不稳定。如果能克服这一难题，稳定的钙钛矿太阳能电池的优势依然显著，可以降低制造成本。CAS认为，通过淘汰富勒烯或开发使用钙钛矿电池，许多消费者将能负担得起太阳能电池。
新材料替代金属化合物
贵金属和有毒金属化合物经常被用于重要能源领域，如炼油催化剂，但在能源绿色化的背景下，学界开始研究更可持续、更有效的替代品。
CAS介绍，Mxenes是一种包含过渡金属和官能团的二维结构材料。它们的层状特性使其成为电容器和电池等储能应用的有力候选材料，而它们的光学和催化特性则使其在光催化和电催化方面具有潜力。Mxenes还含有地壳高丰度元素，可规避与贵金属或有毒金属有关的风险。这种材料的任何突破都会为成本、环境和能源储存带来巨大的效益。
另一项重要潜在技术是共价有机框架。这是一种由有机前体反应形成的二维或三维结构。它们形成共价键合的多孔结构，目前正被研究其在氢、甲烷和催化、电催化储能方面的应用。共价有机框架的成功应用可为能源储存、化学合成、催化和气体分离等方面带来许多经济和环境效益，尤其是汽车行业。
光热能源期待高效转换
CAS介绍，光热能转换是将太阳能转化为热能，进行产生蒸汽，无需使用其他能源即可发电。研究人员正在研究无机材料和聚合物材料，以找到合适的光热候选材料。由于完全依赖太阳能，这一领域的成功可大幅降低能源成本。理想情况下，它还将减少化石燃料的使用，从而对环境产生重大的积极影响。
CAS介绍，发掘光热转换的潜力可以节省大量能源成本，提供更清洁的能源。此外，利用太阳能使水分解产生清洁的氢气是人们一直以来的愿望。这种光催化过程对于利用太阳能生产清洁氢气至关重要，可以重塑绿色氢经济的未来。
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