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探討能源技術“跨界”未來：生物也是“電池家族”一員
11月17日，作為2024大灣區(qū)科學論壇的分論壇之一，先進能源技術分論壇著眼于太陽能、風能、生物質能以及化石能源的創(chuàng)新利用等能源基礎研究和先進技術，及儲能技術、電動汽車、智能電網(wǎng)、二氧化碳資源化利用等前沿低碳技術，邀請包括多位院士在內(nèi)的科學家共聚廣州南沙，探討技術挑戰(zhàn)、分享創(chuàng)新成果，為推動能源結構優(yōu)化與經(jīng)濟社會低碳轉型提供科技支撐。
“要實現(xiàn)‘雙碳’目標，能源結構就必須從目前以化石能源為主調(diào)整到以可再生能源為主體，而新型儲能技術的發(fā)展將為此提供堅實保障?！痹陬}為《先進儲能電池技術的研發(fā)進展》的報告中，中國科學院院士、發(fā)展中國家科學院院士、中國科學院深圳先進技術研究院碳中和技術研究所所長成會明強調(diào)，他指出，目前鋰離子電池在電化學儲能市場占據(jù)主導地位，但是鋰離子電池因安全性、資源的稀缺性將難以滿足大規(guī)模儲能應用的需求，因此，需要發(fā)展其他先進電化學儲能技術。在報告中，他闡述了區(qū)別于鋰離子電池的高安全、可持續(xù)的幾條高效電化學儲能技術創(chuàng)新路徑。
“細菌也能直接放電”聽起來似乎匪夷所思，但綠色清潔的生物燃料電池早已成為“電池家族”中的一員，也是能源領域的研究熱點。南京大學化學化工學院教授朱俊杰分享了《生物燃料電池的構建與胞外電子轉移機制的研究》。
朱俊杰團隊發(fā)現(xiàn)，借助納米技術，設計結構優(yōu)異和組分合理的電極，能夠大幅度提高生物燃料電池的性能；同時，基于生物燃料電池的自供能生物傳感器能夠突破外加電源對傳統(tǒng)生物傳感器的限制，實現(xiàn)生物傳感器的微型化、實時化、便捷化。因此，團隊以導電納米材料為基礎構建了一系列多功能納米復合材料，提高電極的生物催化劑負載量及改善電極與生物催化劑之間的電子傳遞；并且提出導電材料包覆生物催化劑的方式，改善電極材料與催化劑的電子傳遞，開發(fā)出多種高性能的生物燃料電池。
“跨界”是大灣區(qū)科學論壇的特色所在。在題為《AI能否改變材料科學的研究范式》的報告中，中國科學院院士、北京大學黨委常委、副校長張錦分享道，材料學一直面臨著體系復雜度高、數(shù)據(jù)標準化程度低、研究鏈條長等問題。AI 技術擅長處理高維度、多尺度數(shù)據(jù)，能夠發(fā)掘參數(shù)之間的復雜關聯(lián)，揭示傳統(tǒng)方法難以發(fā)現(xiàn)的規(guī)律，為解決材料學研究目前的困境提供了可能。
報告中，他從“AI for 材料表征”“AI for 材料控制制備”以及“AI for 材料產(chǎn)業(yè)化”三個方面探討 AI 技術能否革新材料研究范式，為材料數(shù)據(jù)庫的標準化、材料基礎研究的全局性和材料跨越實驗室到產(chǎn)業(yè)化的鴻溝提供助力，并提出“AI Agent for Science”的愿景，希望 AI 能夠幫助科研人員獲得跨領域的知識和思維、釋放創(chuàng)新潛能，成為覆蓋材料研發(fā)到產(chǎn)品化全流程的有效工具。張錦認為，AI也許能將為材料科學研究帶來一個“不求甚解”但快速發(fā)展的全新未來。
文/廣州日報新花城記者：方晴圖/廣州日報新花城記者：王維宣廣州日報新花城編輯：廖黎明
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